车轮疲劳寿命仿真的网格无关性分析与验证

作     者：王诗豪 李钟尧 吴雪龙 苗以升 侯清怀 郎玉玲 孔德才 马小英 乔海波 王俊升 1.北京理工大学机械与车辆学院 2.北京理工大学材料学院 3.中信戴卡股份有限公司 4.北京理工大学前沿交叉科学研究院 

作者机构：北京理工大学机械与车辆学院 北京理工大学材料学院 中信戴卡股份有限公司 北京理工大学前沿交叉科学研究院 

出 版 物：《汽车工程学报》 (Chinese Journal of Automotive Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：汽车车轮 有限元计算 疲劳 网格收敛指数(GCI) 网格尺寸 铝合金 

摘      要：本文开展了车轮疲劳寿命仿真的网格无关性研究。针对疲劳评估试验周期长、成本高，且有限元仿真精度受网格尺寸影响较大等问题，基于名义应力法和局部应力-应变法进行了疲劳寿命预测，基于网格收敛指数(grid convergence index ，GCI)的理论对疲劳寿命仿真结果进行了网格无关性验证，从而提出疲劳寿命仿真的最佳网格匹配。通过对比精确解的推导值，发现高质量网格、低误差范围的疲劳寿命模拟方法，从而为疲劳寿命预测的网格无关性理论构建奠定基础。以一铝合金车轮为研究对象，根据GCI的理论按照不同的网格尺寸对车轮进行了网格划分，开展了车轮的径向、弯曲静力学仿真和疲劳寿命预测仿真，分析了不同网格尺寸下的仿真结果，提出了采用四面体离散化的铝合金乘用车轮毂网格尺寸合理性的判据，并进行了相应的验证分析，结果表明：网格收敛指数(GCI)可以有效指导车轮疲劳寿命仿真的网格无关性分析与验证，本文提出的判据可以有效判断采用四面体离散化的铝合金乘用车轮毂网格尺寸的合理性。