吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (1): 99-104.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220307

• 车辆工程·机械工程 • 上一篇    下一篇

基于多轴载荷投影构建轮辋双轴疲劳损伤模型

王铁1,2(),李旭东3(),田程3,赵宏伟1   

  1. 1.吉林大学 机械与航空航天工程学院，长春 130022
    2.中汽信息科技（天津）有限公司，天津 300300
    3.中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 底盘试验研究部，天津 300300
  • 收稿日期:2022-04-11 出版日期:2024-01-30 发布日期:2024-03-28
  • 通讯作者: 李旭东 E-mail:wangtie@catarc.ac.cn;lixudong2021@catarc.ac.cn
  • 作者简介:王铁（1979-），男，高级工程师，博士.研究方向：汽车底盘部件测试技术.E-mail：wangtie@catarc.ac.cn
  • 基金资助:
    中国汽车技术研究中心内部重点项目(18200117)

Building biaxial fatigue damage model of wheel rims based on multi-axial loads projection theory

Tie WANG1,2(),Xu-dong LI3(),Cheng TIAN3,Hong-wei ZHAO1   

  1. 1.School of Mechanical and Aerospace Engineering，Jilin University，Changchun 130022，China
    2.CATARC（Tianjin） Automotive Information Consulting Co. ，Ltd. ，Tianjin 300300，China
    3.Chassis Test and Research Department，CATARC Automotive Test Center （Tianjin） Co. ，Ltd. ，Tianjin 300300，China
  • Received:2022-04-11 Online:2024-01-30 Published:2024-03-28
  • Contact: Xu-dong LI E-mail:wangtie@catarc.ac.cn;lixudong2021@catarc.ac.cn

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202

摘要：

针对轮辋疲劳试验载荷谱编制过程中损伤等价和试验加速的难点，结合轮辋结构自身特点，从损伤等效的角度对实际工况中轮辋承受的载荷进行了较为全面系统的分析，引入了多轴载荷投影的概念，构建了轮辋双轴疲劳损伤模型，在此基础上提出轮辋双轴疲劳试验载荷谱编制和试验加速的方法。在公共道路典型路面实车采集了约5000 km车轮轮辋时域数据，采用本文方法对获得的数据开展了轮辋双轴疲劳损伤的等效分析。结果表明：相较于单轴的轮辋径向疲劳试验和弯曲疲劳试验，本文提出的轮辋双轴疲劳试验方法在复现实际工况损伤方面具有显著的优越性。

关键词: 车辆工程, 车轮轮辋, 双轴疲劳试验, 载荷谱, 多轴载荷投影

Abstract:

Difficulties of damage equivalence and test accelerating in making load spectrums of fatigue test of wheel rims were concentrated in this paper. Systematic and comprehensive analysis of loads acting on wheel rims in real conditions was carried out for damage equivalence. Biaxial fatigue damage model of wheel rims was built， introducing multiaxial loads projection theory and concept， based on which method of making load spectrums of biaxial fatigue test and its acceleration of wheel rims were presented. About 5000 km time domain data of wheel forces were gathered on typical public roads. Equivalent biaxial fatigue damages of wheel rims were calculated using the presented method with the obtained data. The results highlighted the superiority of the method of biaxial fatigue test of wheel rims， and also exposed the limitation of uniaxial radial fatigue test and bending fatigue test of wheel rims.

Key words: vehicle engineering, wheel rim, biaxial fatigue test, load spectrum, multi-axial loads projection

中图分类号: 

  • U467

图1

真实工况下轮辋受轮力的自功率谱密度"

图2

轮辋受力示意图"

图3

轮辋结构内部应力幅值与外部载荷之间的关系"

图4

多轴（双轴）载荷投影原理示意图"

图5

各个投影方向上的损伤数"

1 王霄锋,王波,赵震伟,等. 汽车车轮结构强度分析. 机械强度[J],2002,24(1):66-69.
Wang Xiao-feng, Wang Bo, Zhao Zhen-wei, et al. Structure strength analysis of automotive wheels[J]. Journal of Mechanical Strength, 2002, 24(1): 66-69.
2 杨占春,崔胜民,赵桂范. 用改进的史密斯公式预测汽车车轮疲劳寿命[J]. 哈尔滨工业大学学报,2000,32(6):100-102.
Yang Zhan-chun, Cui Sheng-min, Zhao Gui-fan. Prediction of automobile wheel fatigue life with improved smith equation[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2000, 32(6): 100-102.
3 崔胜民,杨占春. 汽车车轮疲劳寿命预测方法的研究[J]. 机械强度,2002,24(4):617-619.
Cui Sheng-min, Yang Zhan-chun. Research on the fatigue life prediction method of automobile wheel[J]. Journal of Mechanical Strength, 2002, 24(4): 617-619.
4 董赟,冯瑞成,剡昌锋,等. 一种计算轮辋疲劳损伤的数值模拟新算法[J]. 中国机械工程,2015,26(23):3178-3183.
Dong Yun, Feng Rui-cheng, Yan Chang-feng, et. al . A new numerical simulation method for calculating fatigue damage of wheels[J]. Chinese Mechanical Engineering, 2015, 26(23): 3178-3183.
5 王悦东,盛杰琼. 单轴和多轴疲劳准则下的车轮疲劳强度分析[J]. 大连交通大学学报,2016,37(2):47-52.
Wang Yue-dong, Sheng Jie-qiong. Analysis of wheel fatigue strength under uni-axial and multi-axis fatigue criterions[J]. Journal of Dalian Jiaotong Unitversity, 2016, 37(2): 47-52.
6 闫胜昝,童水光,张响,等. 汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究[J]. 机械强度,2008,30(4):687-691.
Yan Sheng-zan, Tong Shui-guang, Zhang Xiang, et al. Analysis study on bending fatigue test of automobile wheels[J]. Journal of Mechanical Strength, 2008, 30(4): 687-691.
7 Wan X F, Shan Y C, Liu X D, et al. Simulation of biaxial wheel test and fatigue life estimation considering the influence of tire and wheel camber[J]. Advances in Engineering Software, 2016, 92: 57-64.
8 Fabio M S, Riccardo M, Ivo K, et al. Simulation of the scenario of the biaxial wheel fatigue test[J]. Advances in Engineering Software, 2017,114 : 1-11.
9 姚卫星. 结构疲劳寿命分析[M]. 北京:科学出版社,2018.
10 Johannesson P, Speckert M. Euide to Load Analysis for Durability in Vehicle Engineering[M]. London:John Wiley & Sons Ltd, 2014.
[1] 李旭东,王新宇,田程,张新峰,牛治慧,赵志强. 基于用户关联的车辆耐久性载荷谱编制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(1): 66-75.
[2] 吴骁,史文库,郭年程,赵燕燕,陈志勇,李鑫鹏,孙卓,刘健. 基于Ease off的准双曲面齿轮多目标优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(1): 76-85.
[3] 陈兆玮,蒲前华. 弹性车轮对大跨斜拉桥车桥耦合振动的抑制特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(9): 2519-2532.
[4] 刘平义,李晓婷,高偌霖,李海涛,魏文军,王亚. 车辆侧倾驱动机构设计与试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2185-2192.
[5] 黄学劲,钟锦星,路京雨,赵霁,肖伟,袁新枚. 基于用户画像的电动汽车充电负荷预测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2193-2200.
[6] 张树培,夏明悦,张玮,陈钊,陈义祥. 考虑非线性刚度的间隙球铰碰撞动力学建模与仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2227-2235.
[7] 陈辉,邵亚军. 基于惯性基准多传感器耦合的路面谱测量方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2254-2262.
[8] 陈磊,王杨,董志圣,宋亚奇. 一种基于转向意图的车辆敏捷性控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1257-1263.
[9] 陈鑫,张冠宸,赵康明,王佳宁,杨立飞,司徒德蓉. 搭接焊缝对铝合金焊接结构轻量化设计的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1282-1288.
[10] 张勇,毛凤朝,刘水长,王青妤,潘神功,曾广胜. 基于Laplacian算法的汽车外流场畸变网格优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1289-1296.
[11] 汪少华,储堃,施德华,殷春芳,李春. 基于有限时间扩张状态观测的HEV鲁棒复合协调控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1272-1281.
[12] 于贵申,陈鑫,武子涛,陈轶雄,张冠宸. AA6061⁃T6铝薄板无针搅拌摩擦点焊接头结构及性能分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1338-1344.
[13] 田彦涛,黄兴,卢辉遒,王凯歌,许富强. 基于注意力与深度交互的周车多模态行为轨迹预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1474-1480.
[14] 尹燕莉,黄学江,潘小亮,王利团,詹森,张鑫新. 基于PID与Q⁃Learning的混合动力汽车队列分层控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(5): 1481-1489.
[15] 赵睿,李云,胡宏宇,高镇海. 基于V2I通信的交叉口车辆碰撞预警方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1019-1029.
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