车轮双轴疲劳虚拟试验的胎-轮间载荷传递机理及模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51405011
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Fatigue life is the key point of lightweight design for automobile wheel. Since the biaxial fatigue test of the wheel is expensive and lasts long time, it is extremely urgent to develop a virtual biaxial fatigue testing method for wheel. The mechanism and discipline of non-linear loads transferring form between three-dimensional surface among the tire and wheel is unknown. In order to handle this issue, the project studies the load transfer mechanism between the wheel and tire. Then a model is established to describe the distribution of the load on the surface between the wheel and tire. Therefore, the wheel biaxial fatigue life can be predicted. Firstly, a tire model that can accurately reflect the tire and wheel load is established. By combining the simulation and experiment a modeling method is explored to calculate the interaction force between the tire and rim. With this method the ability in convergence of the computation can be improved, and also the cost is reduced. The loading condition of the biaxial fatigue test for automobile wheel is simulated. Then the characteristics of the coupling transfer in three directions between tire and wheel is studied. Biaxial fatigue life of the wheel can be evaluated through the critical plane multi-axial fatigue prediction method according to the stress calculation result for the wheel under biaxial load condition. The project can provide theory and simulation method for the virtual biaxial fatigue test. Besides, the possible achievement can reduce the cost of the wheel biaxial fatigue test, and also provide a more accurate basis for the wheel lightweight design.
汽车车轮轻量化设计疲劳寿命问题是关键,而车轮双轴疲劳试验价格昂贵,且周期长,因此发展车轮双轴疲劳虚拟试验方法十分迫切。针对胎-轮间三维曲面非线性载荷传递机理及规律不明对双轴疲劳虚拟试验的制约等问题,本项目将研究胎-轮间载荷传递机理并在此基础上建立胎-轮间曲面分布载荷模型,进而实现车轮双轴疲劳虚拟试验寿命预测。首先建立可准确反映轮胎与车轮间载荷的轮胎模型;考虑胎与轮间非线性摩擦力的影响,通过仿真与实验相结合,探索既能准确计算轮胎与轮辋间相互作用力又能提高计算收敛性、降低计算量的建模方法;模拟汽车车轮双轴疲劳试验时加载工况,通过仿真研究车轮双轴向动态变载作用下的胎-轮间三向耦合传递特性;基于双轴载荷下车轮的应力计算结果,采用临界平面多轴疲劳预测方法评估车轮双轴疲劳寿命。本项目将为车轮双轴疲劳虚拟试验提供理论及仿真方法,其成果的应用可降低车轮双轴疲劳试验成本,并为车轮轻量化设计提供较准确的依据。

结项摘要

车轮双轴疲劳试验是将车轮径向疲劳试验和弯曲疲劳试验结合在一起,按照一定的加载程序,对车轮同时施加两个相互垂直的作用力,以模拟在道路上的实际运行工况,从而更加真实地评价车轮的疲劳可靠性。本项目针对车轮双轴疲劳试验缺乏完善仿真方法的问题,在轮胎模型建立、胎-轮间压力分布规律、胎-轮整体建模方法、车轮双轴疲劳试验仿真方法及车轮双轴疲劳寿命估算等方面开展了相关工作,提出了一套完整的车轮双轴疲劳试验仿真方案,解决了已有方法过于简化难以实质性指导工程设计的问题。. 本项目通过实验测试,获得了某型车轮以及轮胎的非线性材料属性,建立了可用于车轮双轴疲劳试验仿真的轮胎等效模型及轮胎-车轮整体模型,通过对车轮在不同径向载荷作用下的静态、动态应力测试,验证了轮胎-车轮整体模型的有效性;采用薄膜压力传感器,测试并分析了胎-轮间压力分布特点;对比分析了胎-轮接触面的不同处理方法对仿真结果的影响;建立了车轮双轴疲劳试验的台架模型,基于多刚体模型假设,获得车轮在双轴载荷谱中不同载荷作用下的侧倾角;基于车轮-轮胎弹性体模型,实现了车轮在双轴载荷作用下的应力应变分析;基于各载荷工况下的车轮应力分析结果以及多轴疲劳理论,获得了车轮在双轴载荷谱作用下的疲劳寿命。. 通过本项目的研究,在车轮进行双轴疲劳的台架试验前即可通过仿真确定其危险点的位置,预测其疲劳寿命,基于仿真结果可对车轮结构进行改进,提高其双轴疲劳试验一次性通过率,降低试验成本,加速新产品开发速度,为提高我国钢制车轮在国际市场的竞争力提供技术支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(2)
Lightweight design of automotive wheel made of long glass fiber reinforced thermoplastic
长玻纤增强热塑性塑料汽车车轮的轻量化设计
  • DOI:
    10.1177/0954406215583081
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Proc IMechE Part C: -JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Xiaoyin;Liu Xi;ong;Shan Yingchun;Wan Xiaofei;Liu Wanghao;Pan Yue
  • 通讯作者:
    Pan Yue
轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机辅助工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘旺浩;单颖春;刘献栋
  • 通讯作者:
    刘献栋
Research on the stamping residual stress of steel wheel disc and its effect on the fatigue life of wheel
钢轮盘冲压残余应力及其对车轮疲劳寿命的影响研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijfatigue.2016.08.020
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Shang Dong;Liu Xi;ong;Shan Yinchun;Jiang Er
  • 通讯作者:
    Jiang Er
Simulation of biaxial wheel test and fatigue life estimation considering the influence of tire and wheel camber
考虑轮胎和车轮外倾角影响的双轴车轮试验仿真及疲劳寿命估算
  • DOI:
    10.1016/j.advengsoft.2015.11.005
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wan Xiaofei;Shan Yingchun;Liu Xi;ong;Wang Haixia;Wang Jiegong
  • 通讯作者:
    Wang Jiegong
Research on simulation of the bending fatigue test of automotive wheel made of long glass fiber reinforced thermoplastic considering anisotropic property
考虑各向异性的长玻纤增强热塑性塑料汽车车轮弯曲疲劳试验模拟研究
  • DOI:
    10.1016/j.advengsoft.2017.11.004
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Advances in Engineering Software
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chai Weihao;Liu Xi;ong;Shan Yingchun;Wan Xiaofei;Jiang Er
  • 通讯作者:
    Jiang Er

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其他文献

基于近场波束形成法的声发射源定位研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何田;肖登红;刘献栋;单颖春
  • 通讯作者:
    单颖春
颗粒阻尼减振器对板扭转振动减振的仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘献栋;谭德昕;单颖春
  • 通讯作者:
    单颖春
连续纤维增强复合材料商用车轮的抗冲击性能仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    计算机辅助工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许多;刘献栋;单颖春;张悦;郜茜
  • 通讯作者:
    郜茜
辐辋过盈装配应力对径向载荷作用下 钢制车轮强度的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机辅助工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗锦涛;黄乐政;党斌;刘献栋;单颖春;姜二
  • 通讯作者:
    姜二
传播波与倏逝波对全息重建影响的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    声学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘献栋;邓江华;单颖春
  • 通讯作者:
    单颖春

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单颖春的其他基金

轮毂电机驱动电动汽车车轮设计理论与方法
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轻量化的汽车注塑复合材料车轮抗冲击性能的提升机理及设计理论
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  • 项目类别:
    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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