车轮疲劳评价方法、设备及存储介质与流程

本技术涉及汽车，尤其涉及一种车轮疲劳评价方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、车轮是汽车上的重要零件，其安全性和可靠性对汽车来说至关重要。车轮工作中承受弯曲、扭转、剪切和冲击等多种复杂动载荷作用。车轮长时间受到周期性载荷的作用，即使载荷远远小于车轮的最大静载，车轮也会出现裂纹和断裂的情况，这就是车轮疲劳损伤累积的结果。疲劳是指材料或零件在不断承受循环载荷的作用下逐渐产生损伤并最终发生断裂的现象。高周疲劳裂纹是车轮运行过程中主要的损伤类型之一，通常它会直接引起车轮破坏，或在车轮受到安全范围内的冲击载荷时诱发车轮的破坏。

2、目前车轮的疲劳计算方法为基于国标中规定的径向疲劳、弯曲疲劳和双轴疲劳的试验方法建立对应边界条件和载荷的有限元模型进行车轮疲劳计算。其中对于车轮实际行驶过程中的受力情况考虑不够全面。

3、针对上述缺陷，亟需一种车轮疲劳评价方法、设备及存储介质。

技术实现思路

1、本技术提供一种车轮疲劳评价方法、设备及存储介质，用以解决现有技术中对车轮实际行驶过程中的受力情况考虑不够全面，获取的车轮疲劳程度不够准确的问题。

2、第一方面，本技术提供一种车轮疲劳评价方法，包括：

3、获取在汽车行驶过程中垂向力和驱动力矩的采样数据，根据所述采样数据获取载荷频次的二维载荷谱；

4、获取基于获取单轴拉伸试验的应力和应变值数据，根据应力-应变曲线对所述应力和应变值数据进行拟合获取所述车轮材料的s-n曲线；

5、建立静强度有限元模型，根据所述静强度有限元模型获取所述车轮的应力和应变值；其中，所述静强度有限元模型包括实体单元车轮模型、壳单元轮胎模型和用于模拟轮胎内部钢圈的beam梁单元；所述壳单元轮胎模型包括根据轮胎的位置和区域划分为不同轮胎区域，不同所述轮胎区域包括对应预设弹性模量参数和预设泊松比参数；

6、根据所述二维载荷谱、所述s-n曲线和所述车轮的应力和应变值获取车轮的疲劳安全系数。

7、在一种可能的设计中，所述壳单元轮胎模型包括第一胎圈区域、第二胎圈区域、胎侧区域、胎肩区域和胎面区域；其中，所述第一胎圈区域为胎圈中厚度小于预设厚度的区域，所述第二胎圈区域为胎圈中厚度不小于预设厚度的区域；所述第一胎圈区域、第二胎圈区域、胎侧区域、胎肩区域和胎面区域对应的预设弹性模量参数按照顺序阶梯式递增。

8、在一种可能的设计中，在所述获取所述车轮的应力和应变值之后，所述方法还包括：

9、根据车轮压力与变形实验获取所述车轮的误差指标的实测值；根据所述静强度有限元模型获取所述误差指标的仿真值；其中所述车轮的误差指标包括所述轮胎的变形量和固定气压下轮胎和轮辋的接触压力；

10、若所述实测计算值与所述仿真值的误差不小于5％；在预设值域范围内更改不同所述轮胎区域对应的所述预设弹性模量参数和所述预设泊松比参数直至所述实测计算值与所述仿真值的误差小于5％；根据所述静强度有限元模型获取所述车轮的应力和应变值。

11、在一种可能的设计中，所述建立静强度有限元模型，根据所述静强度有限元模型获取所述车轮的应力和应变值，包括：

12、根据车轮实体建立所述静强度有限元模型；其中，所述静强度有限元模型还包括固定约束；所述固定约束用于模拟螺栓孔；根据轮胎与地面的实测接触区域，在轮胎着地点建立分布耦合约束以模拟地面对轮胎的作用；在所述分布耦合约束的控制点输入对应的二维载荷谱对应的载荷数据；根据所述静强度有限元模型，获取所述车轮的应力和应变值。

13、在一种可能的设计中，根据所述采样数据获取载荷频次的二维载荷谱，包括：

14、根据雨流计数法对预设载荷时间序列内的所述垂向力和驱动力矩进行提取获取载荷均值、载荷幅值和载荷频次；

15、根据载荷幅值的最大值和最小值对载荷幅值从小到大进行非等间隔划分获取n个预设幅值级别，根据载荷均值的最大值和最小值对载荷均值从小到大进行等间隔划分获取m个预设均值级别；统计预设幅值级别-预设均值级别对应的载荷频次获取二维载荷谱。

16、在一种可能的设计中，所述统计预设幅值级别-预设均值级别对应的载荷频次获取二维载荷谱；包括：

17、根据所述载荷均值和载荷幅值的二维分布模型统计每一级载荷循环对应的频次，统计方法如下式所示：

18、

19、式中，nij是同时在第i级载荷幅值区间和第j级载荷均值区间的载荷频次，nc是载荷总频次，f是载荷均值和载荷幅值二维联合分布的概率密度函数。

20、在一种可能的设计中，所述根据所述二维载荷谱、所述s-n曲线和所述车轮的应力和应变值获取车轮的疲劳安全系数，包括：

21、根据局部应力应变法对所述二维载荷谱、所述s-n曲线和所述车轮的应力和应变值进行数据处理获取车轮的疲劳安全系数。

22、第二方面，本技术提供一种车轮疲劳评价设备，所述设备包括：

23、载荷谱模块、用于获取在汽车行驶过程中垂向力和驱动力矩的采样数据，根据所述采样数据获取载荷频次的二维载荷谱；

24、拟合模块、用于获取基于获取单轴拉伸试验的应力和应变值数据，根据应力-应变曲线对所述应力和应变值数据进行拟合获取所述车轮材料的s-n曲线；

25、有限元分析模块、用于建立静强度有限元模型，根据所述静强度有限元模型获取所述车轮的应力和应变值；其中，所述静强度有限元模型包括实体单元车轮模型、壳单元轮胎模型和用于模拟轮胎内部钢圈的beam梁单元；所述壳单元轮胎模型包括根据轮胎的位置和区域划分为不同轮胎区域，不同所述轮胎区域包括对应预设弹性模量参数和预设泊松比参数；

26、疲劳分析模块、用于根据所述二维载荷谱、所述s-n曲线和所述车轮的应力和应变值获取车轮的疲劳安全系数。

27、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

28、所述存储器存储计算机执行指令；

29、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现上述一种车轮疲劳评价方法。

30、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述一种车轮疲劳评价方法。

31、本技术提供的一种车轮疲劳评价方法、设备及存储介质，包括：根据车轮实体建立静强度有限元模型获取所述车轮的应力和应变值，其中，静强度有限元模型包括实体单元车轮模型、壳单元轮胎模型和用于模拟轮胎内部钢圈的beam梁单元；壳单元轮胎模型包括根据轮胎的位置和区域划分为不同轮胎区域，不同轮胎区域包括对应预设弹性模量参数和预设泊松比参数；根据二维载荷谱、s-n曲线和车轮的应力和应变值获取车轮的疲劳安全系数；实现了如下技术效果：

32、本实施例提供的静强度有限元模型结合实体单元车轮模型和壳单元轮胎模型，壳单元轮胎模型按照轮胎实际结构和轮胎变形量不同将轮胎模型的壳体单元分成多个区域，设置对应的不同的弹性模量和泊松比，以此获取的壳单元轮胎模型在简化参数同时又充分考虑到车轮实际行驶过程中的受力情况，本实施例提供的静强度有限元模型能够获取更加精确有效的应力和应变值，从而提高获取车轮的疲劳安全系数的准确性。