一种汽车钢圈材料的匹配方法及装置与流程

本发明涉及车辆
技术领域：
，特别涉及一种汽车钢圈材料的匹配方法及装置。
背景技术：
：在车轮钢圈生产线，钢板经过下料分切、倒角、卷圈、压平、对焊、刮渣、滚压、扩口、滚形、扩涨、冲孔、磁性探伤、装配、矫正点焊、合成入料、合成焊接、清焊渣、终检等工序，为用户提供车轮钢圈产品。为了实现轻量化的需要，目前部分车轮钢圈生产厂优化了车轮轮辐和轮辋的结构设计，并对轮辋和轮辐的材料进行高强化优化处理，在优化后发现，材料的更换，并没有很好地提升车轮钢圈的疲劳寿命，有的情况下甚至降低了疲劳寿命，造成车轮钢圈的提前失效和报废。技术实现要素：本发明通过提供一种汽车钢圈材料的匹配方法及装置，解决了现有技术中车轮钢圈的疲劳寿命差的技术问题，通过匹配汽车钢圈材料，提高了车轮钢圈的疲劳寿命。本发明提供了一种汽车钢圈材料的匹配方法，包括：建立车轮钢圈3D模型；建立所述车轮钢圈的材料机械性能参数库；结合所述车轮钢圈3D模型及所述参数库生成有限元应力应变计算模型；利用所述有限元应力应变计算模型分析对应材料在所述车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到所述车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布；选择所述车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料。进一步地，所述建立车轮钢圈3D模型，包括：构建轮辐及所述轮辋的纵切面结构；将所述轮辐及所述轮辋纵切面结构旋转后得到所述车轮钢圈3D模型。进一步地，所述车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括至少两种材料参数，每种材料参数包括一种轮辐材料的参数及一种轮辋材料的参数。进一步地，所述车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括四种材料参数。本发明还提供了一种汽车钢圈材料的匹配装置，包括：3D建模单元，建立车轮钢圈3D模型；参数库单元，建立所述车轮钢圈的材料机械性能参数库；应力应变建模单元，结合所述车轮钢圈3D模型及所述参数库生成有限元应力应变计算模型；应力应变分析单元，利用所述有限元应力应变计算模型分析对应材料在所述车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；疲劳寿命分析单元，利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到所述车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布；材料选择单元，选择所述车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料。进一步地，所述3D建模单元，包括：第一3D建模模块，构建轮辐及所述轮辋的纵切面结构；第二3D建模模块，将所述轮辐及所述轮辋纵切面结构旋转后得到所述车轮钢圈3D模型。进一步地，所述车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括至少两种材料参数，每种材料参数包括一种轮辐材料的参数及一种轮辋材料的参数。进一步地，所述车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括四种材料参数。本发明提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：本发明提供的汽车钢圈材料的匹配方法及装置，通过车轮钢圈3D模型及参数库生成有限元应力应变计算模型；利用有限元应力应变计算模型分析对应材料在车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；以及利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布，从而选择车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料；能够准确的匹配出钢圈轮辐及轮辋的最佳材料，进而提高了车轮钢圈的疲劳寿命。附图说明图1为本发明实施例提供的汽车钢圈材料的匹配方法流程图；图2为图1所示汽车钢圈材料的匹配方法中轮辐及轮辋中切面结构示意图；图3为本发明实施例提供的S380LW曲线图；图4为本发明实施例提供的Q235B曲线图；图5为本发明实施例提供的SCX400曲线图；图6为本发明实施例提供的DP600曲线图；图7为本发明实施例提供的轮辐为S380LW材质时轮辋为Q235B、SCX400和DP600材质的疲劳寿命；图8为本发明实施例提供的轮辐为Q235B材质时轮辋为S380LW、SCX400和DP600材质的疲劳寿命柱状图；图9为本发明实施例提供的轮辐为SCX400材质时轮辋为S380LW、Q235B和DP600材质的疲劳寿命柱状图；图10为本发明实施例提供的轮辐为DP600材质时轮辋为S380LW、Q235B和SCX400材质的疲劳寿命柱状图。图11为本发明实施例提供的汽车钢圈材料的匹配装置结构框图。具体实施方式本发明实施例通过提供一种汽车钢圈材料的匹配方法及装置，解决了现有技术中车轮钢圈的疲劳寿命差的技术问题，通过匹配汽车钢圈材料，提高了车轮钢圈的疲劳寿命。参见图1，本发明实施例提供了一种汽车钢圈材料的匹配方法，包括：建立车轮钢圈3D模型；建立车轮钢圈的材料机械性能参数库；结合车轮钢圈3D模型及参数库生成有限元应力应变计算模型；利用有限元应力应变计算模型分析对应材料在车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布；选择车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料。进一步，建立车轮钢圈3D模型，包括：构建轮辐及轮辋的纵切面结构；将轮辐及轮辋纵切面结构旋转后得到车轮钢圈3D模型。进一步，车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括至少两种材料参数，每种材料参数包括一种轮辐材料的参数及一种轮辋材料的参数。下面结合具体的实施例对本发明提供的汽车钢圈材料的匹配方法进行说明：参见图1，本实施例提供的汽车钢圈材料的匹配方法，包括：步骤10、建立车轮钢圈3D模型。建立车轮钢圈3D模型，包括：步骤101、构建轮辐及轮辋的纵切面结构；轮辐及轮辋纵切面结构是指车轮的圆周面水平设置时，纵向切割轮辐及轮辋得到的纵切面结构。步骤102、将轮辐及轮辋纵切面结构旋转后得到车轮钢圈3D模型；通过旋转轮辐及轮辋纵切面结构得到的车轮钢圈3D模型精度高。步骤20、建立车轮钢圈的材料机械性能参数库。车轮钢圈的材料机械性能参数库中包括四种材料的参数，每种材料的参数包括一种轮辐材料的参数及一种轮辋材料的参数。四种材料为四种常用钢材(S380LW、Q235B、SCX400及DP600)，其力学性能参数(如弹性模量、应力应变曲线和应力)如表1-表4所示，其弹性模量与应力的关系曲线如图3-图6所示。表1表2表3表4由于车轮钢圈由轮辐和轮辋两部分材料构成，因此利用表1的四种常用材料，进行材料组合，一共生成16种设计方案及代码存储在车轮钢圈的材料机械性能参数库，如表5所示。表5步骤30、结合车轮钢圈3D模型及参数库生成有限元应力应变计算模型。根据上述16种材料参数库组合方案及车轮钢圈3D模型，通过有限单元法得到钢圈车轮的应力应变计算模型。步骤40、利用有限元应力应变计算模型分析对应材料在车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布。车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布采用不同的颜色的深浅表示不同的应力应变分布程度，例如颜色越浅，表明的应力应变分布越分散；颜色越深，表明的应力应变分布越集中。步骤50、利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布。利用Miner-Brown疲劳寿命模型获取车轮钢圈3D模型上的应力应变云图，对车轮钢圈的疲劳寿命进行分析。疲劳寿命的单位为十万次，采用不同的颜色的深浅表示不同的疲劳寿命，例如颜色越浅，表明的疲劳寿命越低；颜色越深，表明疲劳寿命越高。16种设计方案对应的轮辐-轮辋材料的弹性模量及疲劳寿命数据如表6所示。轮辐-轮辋材料轮辐弹性模量轮辋弹性模量寿命(十万次)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步骤60、选择车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料。根据表6的疲劳寿命预测结果，经过分析对比后可知，轮辐采用Q235B、轮辋采用SCX400的方案下疲劳寿命最高。参见图11，本发明还提供了一种汽车钢圈材料的匹配装置，包括：3D建模单元，建立车轮钢圈3D模型；参数库单元，建立车轮钢圈的材料机械性能参数库；应力应变建模单元，结合车轮钢圈3D模型及参数库生成有限元应力应变计算模型；应力应变分析单元，利用有限元应力应变计算模型分析对应材料在车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；疲劳寿命分析单元，利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布；材料选择单元，选择车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料。其中，3D建模单元，包括：第一3D建模模块，构建轮辐及轮辋的纵切面结构；第二3D建模模块，将轮辐及轮辋纵切面结构旋转后得到车轮钢圈3D模型。本发明实施例提供的汽车钢圈材料的匹配方法及装置，通过车轮钢圈3D模型及参数库生成有限元应力应变计算模型；利用有限元应力应变计算模型分析对应材料在车轮钢圈3D模型上的应力应变云图分布；以及利用Miner-Brown疲劳寿命模型分析得到车轮钢圈3D模型的疲劳寿命云图分布，从而选择车轮钢圈3D模型中疲劳寿命最长时对应的材料为汽车钢圈材料；能够准确的匹配出钢圈轮辐及轮辋的最佳材料，进而提高了车轮钢圈的疲劳寿命。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3