技术“慧” | Abaqus在轿车车轮紧固螺栓强度仿真分析中的应用

最新推荐文章于 2025-06-26 13:56:49 发布

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#达索系统 #ENOVIA #智能制造 #PLM系统

本文采用有限元方法对车轮紧固螺栓强度进行了分析，通过仿真手段得到了在螺栓预紧力相同条件下，不同螺栓孔分度圆直径对螺栓在设定工况下应力分布的影响，分析结果表明螺栓孔分度圆直径越大，螺栓在设定工况下应力越小。

对于复杂结构进行有限元分析时，常遇到螺栓连接情况。在设计中往往要对螺栓施加较大的预紧力，大预紧力的存在而引起的各部件间摩擦力的作用，使得结构的传力路线复杂化，应用理论解进行结构分析会产生较大的误差。因此，应用有限元分析软件对结构进行数值模拟分析已经成为一种有效的途径。

轮胎车轮紧固螺栓是将车轮连接与底盘件的重要受力部件，一旦发生失效断裂将使行车时遭致严重的损失。本文仅以某款车型铝合金车轮M12 紧固螺栓为例，应用前处理软件对实际结构中的螺栓建立了三维实体有限元模型，采用Abaqus软件加载螺栓预紧力，最后应用Abaqus强大的非线性接触算法，对比分析螺栓安装孔分度圆直径大小对螺栓在设定工况下的应力分布影响。

有限元模型建立

有限元模型建立

建立的有限元模型包括：车轮、轮毂轴承、制动盘、螺栓，螺母。其中，螺栓采用六面体实体单元建模，螺母采用四面体单元建模。在本文建模过程中，忽略了螺纹连接，仅在螺栓与螺母连接部位边缘采用共节点建立连接关系。车轮、轮毂轴承，制动盘采用壳单元建模，并赋予刚体属性。

为了最大程度地模拟螺栓联接的力学行为和应力分布，将螺栓与制动盘、轮毂轴承之间，制动盘与轮毂轴承、车轮之间，轮毂轴承与车轮、车轮与螺母之间均设立面-面接触关系，通过定义不同摩擦系数可以模拟不同连接条件。模型包括单元 429283 个，节点 772564 个，共计 19 个接触对，示意图如下图 1 所示。