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基于ANSYS镁合金轮毂的结构优化设计

作　者: 赵亮
导　师: 卞立春
学　校: 燕山大学
专　业: 工程力学
关键词: 镁合金轮毂参数化建模优化设计弯曲拉压复合疲劳寿命
分类号: U463.343
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本课题研究的主要内容是对镁合金轮毂进行结构优化设计，使用有限元软件ANSYS实现镁合金轮毂的结构优化，首先要对汽车轮毂进行参数化建模，在轮毂建模中，需要对影响轮毂重量的主要尺寸使用参数建模，使用参数的目的则就是为了在优化过程中对参数进行优化，参数化建模是ANSYS在做优化问题的前提，通过ANSYS参数化建模功能，将轮毂建模中的几乎所有参数都使用字母变量进行设计，再根据轮毂模型的要求在对参数变量赋值，完成模型的建立。完成建模后接着是对轮毂模型进行有限元分析，由于轮毂模型较为复杂，为了计算的准确性，要对轮毂模型截面变化较大的位置的网格进行细化，网格划分中尽可能使用映射划分，然后进行有限元计算，得出轮毂有限元计算结果。接着就是对轮毂进行结构优化的过程，优化的目的是希望轮毂的质量最小，对影响轮毂重量较大的参数进行优化，本文主要是对轮毂的轮辋厚度和轮辐的厚度这两个变量进行优化，因为是对总重量进行优化，而体积和质量是成正比的，所有这里就使用体积作为目标函数，疲劳极限作为状态变量进行优化，使用子模型优化法得出最优结果。最后一部分是对弯曲拉压复合疲劳寿命估计，根据弯曲疲劳和拉压疲劳的独立作用的疲劳寿命，估计出弯曲拉压复合疲劳寿命，以供复杂疲劳寿命做出参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 镁合金在汽车工业中的应用  11-13
    1.2.1 车辆轻量化发展趋势  11
    1.2.2 镁合金在汽车上的应用  11-13
  1.3 镁合金轮毂的研究应用概况  13-14
    1.3.1 镁合金的应用概况  13
    1.3.2 镁合金轮毂研究概况  13-14
  1.4 研究目的及意义  14
  1.5 研究内容和框架  14-16
第2章轮毂参数化建模  16-27
  2.1 参数化建模作用和意义  16-17
  2.2 轮毂设计标准及基本知识  17-21
    2.2.1 车轮结构各部位名称  17-18
    2.2.2 轮辋设计标准  18-19
    2.2.3 车轮轮辐设计标准  19-20
    2.2.4 螺栓孔设计标准  20-21
  2.3 轮毂模型建模过程  21-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章轮毂有限元计算  27-37
  3.1 有限元法概述  27-30
  3.2 镁合金材料的选取  30
  3.3 网格划分  30-34
  3.4 施加载荷  34-35
  3.5 轮毂有限元求解  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章优化设计  37-47
  4.1 优化设计  37-40
    4.1.1 优化的简介  37
    4.1.2 基本概念  37-40
  4.2 优化设计的步骤  40-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章复合疲劳寿命理论  47-55
  5.1 材料的疲劳极限  47
  5.2 S-N曲线的估计  47-48
  5.3 复合的疲劳寿命理论  48-52
    5.3.1 线性疲劳的累积理论  48-49
    5.3.2 无实验结果的理论估计  49-52
  5.4 结果验证  52-54
  5.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  59-60
致谢  60-61
作者简介  61

基于ANSYS镁合金轮毂的结构优化设计

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