一種汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置與流程

2023-11-07 03:05:57 2

本發明涉及車輛
技術領域：
，特別涉及一種汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置。
背景技術：
：在車輪鋼圈生產線，鋼板經過下料分切、倒角、卷圈、壓平、對焊、刮渣、滾壓、擴口、滾形、擴漲、衝孔、磁性探傷、裝配、矯正點焊、合成入料、合成焊接、清焊渣、終檢等工序，為用戶提供車輪鋼圈產品。為了實現輕量化的需要，目前部分車輪鋼圈生產廠優化了車輪輪輻和輪輞的結構設計，並對輪輞和輪輻的材料進行高強化優化處理，在優化後發現，材料的更換，並沒有很好地提升車輪鋼圈的疲勞壽命，有的情況下甚至降低了疲勞壽命，造成車輪鋼圈的提前失效和報廢。技術實現要素：本發明通過提供一種汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置，解決了現有技術中車輪鋼圈的疲勞壽命差的技術問題，通過匹配汽車鋼圈材料，提高了車輪鋼圈的疲勞壽命。本發明提供了一種汽車鋼圈材料的匹配方法，包括：建立車輪鋼圈3D模型；建立所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫；結合所述車輪鋼圈3D模型及所述參數庫生成有限元應力應變計算模型；利用所述有限元應力應變計算模型分析對應材料在所述車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到所述車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布；選擇所述車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料。進一步地，所述建立車輪鋼圈3D模型，包括：構建輪輻及所述輪輞的縱切面結構；將所述輪輻及所述輪輞縱切面結構旋轉後得到所述車輪鋼圈3D模型。進一步地，所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括至少兩種材料參數，每種材料參數包括一種輪輻材料的參數及一種輪輞材料的參數。進一步地，所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括四種材料參數。本發明還提供了一種汽車鋼圈材料的匹配裝置，包括：3D建模單元，建立車輪鋼圈3D模型；參數庫單元，建立所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫；應力應變建模單元，結合所述車輪鋼圈3D模型及所述參數庫生成有限元應力應變計算模型；應力應變分析單元，利用所述有限元應力應變計算模型分析對應材料在所述車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；疲勞壽命分析單元，利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到所述車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布；材料選擇單元，選擇所述車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料。進一步地，所述3D建模單元，包括：第一3D建模模塊，構建輪輻及所述輪輞的縱切面結構；第二3D建模模塊，將所述輪輻及所述輪輞縱切面結構旋轉後得到所述車輪鋼圈3D模型。進一步地，所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括至少兩種材料參數，每種材料參數包括一種輪輻材料的參數及一種輪輞材料的參數。進一步地，所述車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括四種材料參數。本發明提供的一種或多種技術方案，至少具備以下有益效果或優點：本發明提供的汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置，通過車輪鋼圈3D模型及參數庫生成有限元應力應變計算模型；利用有限元應力應變計算模型分析對應材料在車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；以及利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布，從而選擇車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料；能夠準確的匹配出鋼圈輪輻及輪輞的最佳材料，進而提高了車輪鋼圈的疲勞壽命。附圖說明圖1為本發明實施例提供的汽車鋼圈材料的匹配方法流程圖；圖2為圖1所示汽車鋼圈材料的匹配方法中輪輻及輪輞中切面結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的S380LW曲線圖；圖4為本發明實施例提供的Q235B曲線圖；圖5為本發明實施例提供的SCX400曲線圖；圖6為本發明實施例提供的DP600曲線圖；圖7為本發明實施例提供的輪輻為S380LW材質時輪輞為Q235B、SCX400和DP600材質的疲勞壽命；圖8為本發明實施例提供的輪輻為Q235B材質時輪輞為S380LW、SCX400和DP600材質的疲勞壽命柱狀圖；圖9為本發明實施例提供的輪輻為SCX400材質時輪輞為S380LW、Q235B和DP600材質的疲勞壽命柱狀圖；圖10為本發明實施例提供的輪輻為DP600材質時輪輞為S380LW、Q235B和SCX400材質的疲勞壽命柱狀圖。圖11為本發明實施例提供的汽車鋼圈材料的匹配裝置結構框圖。具體實施方式本發明實施例通過提供一種汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置，解決了現有技術中車輪鋼圈的疲勞壽命差的技術問題，通過匹配汽車鋼圈材料，提高了車輪鋼圈的疲勞壽命。參見圖1，本發明實施例提供了一種汽車鋼圈材料的匹配方法，包括：建立車輪鋼圈3D模型；建立車輪鋼圈的材料機械性能參數庫；結合車輪鋼圈3D模型及參數庫生成有限元應力應變計算模型；利用有限元應力應變計算模型分析對應材料在車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布；選擇車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料。進一步，建立車輪鋼圈3D模型，包括：構建輪輻及輪輞的縱切面結構；將輪輻及輪輞縱切面結構旋轉後得到車輪鋼圈3D模型。進一步，車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括至少兩種材料參數，每種材料參數包括一種輪輻材料的參數及一種輪輞材料的參數。下面結合具體的實施例對本發明提供的汽車鋼圈材料的匹配方法進行說明：參見圖1，本實施例提供的汽車鋼圈材料的匹配方法，包括：步驟10、建立車輪鋼圈3D模型。建立車輪鋼圈3D模型，包括：步驟101、構建輪輻及輪輞的縱切面結構；輪輻及輪輞縱切面結構是指車輪的圓周面水平設置時，縱向切割輪輻及輪輞得到的縱切面結構。步驟102、將輪輻及輪輞縱切面結構旋轉後得到車輪鋼圈3D模型；通過旋轉輪輻及輪輞縱切面結構得到的車輪鋼圈3D模型精度高。步驟20、建立車輪鋼圈的材料機械性能參數庫。車輪鋼圈的材料機械性能參數庫中包括四種材料的參數，每種材料的參數包括一種輪輻材料的參數及一種輪輞材料的參數。四種材料為四種常用鋼材(S380LW、Q235B、SCX400及DP600)，其力學性能參數(如彈性模量、應力應變曲線和應力)如表1-表4所示，其彈性模量與應力的關係曲線如圖3-圖6所示。表1表2表3表4由於車輪鋼圈由輪輻和輪輞兩部分材料構成，因此利用表1的四種常用材料，進行材料組合，一共生成16種設計方案及代碼存儲在車輪鋼圈的材料機械性能參數庫，如表5所示。表5步驟30、結合車輪鋼圈3D模型及參數庫生成有限元應力應變計算模型。根據上述16種材料參數庫組合方案及車輪鋼圈3D模型，通過有限單元法得到鋼圈車輪的應力應變計算模型。步驟40、利用有限元應力應變計算模型分析對應材料在車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布。車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布採用不同的顏色的深淺表示不同的應力應變分布程度，例如顏色越淺，表明的應力應變分布越分散；顏色越深，表明的應力應變分布越集中。步驟50、利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布。利用Miner-Brown疲勞壽命模型獲取車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖，對車輪鋼圈的疲勞壽命進行分析。疲勞壽命的單位為十萬次，採用不同的顏色的深淺表示不同的疲勞壽命，例如顏色越淺，表明的疲勞壽命越低；顏色越深，表明疲勞壽命越高。16種設計方案對應的輪輻-輪輞材料的彈性模量及疲勞壽命數據如表6所示。輪輻-輪輞材料輪輻彈性模量輪輞彈性模量壽命(十萬次)SCX400-SCX4002060002060001.224616199SCX400-DP6002060001751501.132400363SCX400-Q235B2060001600001.086425624SCX400-S380LW2060002050001.22179966DP600-SCX4001751502060001.327394458DP600-DP6001751501751501.244514612DP600-Q235B1751501600001.191242008DP600-S380LW1751502050001.324341535Q235B-SCX4001600002060001.386755829Q235B-DP6001600001751501.303166778Q235B-Q235B1600001600001.261827535Q235B-S380LW1600002050001.383566379S380LW-SCX4002050002060001.227439231S380LW-DP6002050001751501.135010816S380LW-Q235B2050001600001.091440336S380LW-S380LW2050002050001.224616199表6步驟60、選擇車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料。根據表6的疲勞壽命預測結果，經過分析對比後可知，輪輻採用Q235B、輪輞採用SCX400的方案下疲勞壽命最高。參見圖11，本發明還提供了一種汽車鋼圈材料的匹配裝置，包括：3D建模單元，建立車輪鋼圈3D模型；參數庫單元，建立車輪鋼圈的材料機械性能參數庫；應力應變建模單元，結合車輪鋼圈3D模型及參數庫生成有限元應力應變計算模型；應力應變分析單元，利用有限元應力應變計算模型分析對應材料在車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；疲勞壽命分析單元，利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布；材料選擇單元，選擇車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料。其中，3D建模單元，包括：第一3D建模模塊，構建輪輻及輪輞的縱切面結構；第二3D建模模塊，將輪輻及輪輞縱切面結構旋轉後得到車輪鋼圈3D模型。本發明實施例提供的汽車鋼圈材料的匹配方法及裝置，通過車輪鋼圈3D模型及參數庫生成有限元應力應變計算模型；利用有限元應力應變計算模型分析對應材料在車輪鋼圈3D模型上的應力應變雲圖分布；以及利用Miner-Brown疲勞壽命模型分析得到車輪鋼圈3D模型的疲勞壽命雲圖分布，從而選擇車輪鋼圈3D模型中疲勞壽命最長時對應的材料為汽車鋼圈材料；能夠準確的匹配出鋼圈輪輻及輪輞的最佳材料，進而提高了車輪鋼圈的疲勞壽命。最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp