铝合金车轮轻量化设计软件开发及应用（二）

LSJ

C#中读入ANSYS计算结果文件opt.out的数据接口命令如下：

3 优化数学模型

为了考察所编制软件的可靠性和有效性，特别设计了某车轮结构优化考题。关于该考题的详细情况参见文献。本文以某锻造车轮的结构优化设计为例进行介绍。

由于锻造铝合金车轮延伸率比较大，一般都能通过冲击强度试验。因此在此仅考虑车轮弯曲疲劳强度及径向疲劳强度。

为了缩短优化计算时间，对疲劳分析作进一步简化处理，即在10等分加载工况中选取车轮应力水平最大的载荷工况作为优化分析工况。再根据客户的车轮疲劳寿命设计要求及企业自定的S-N曲线得到疲劳许可应力。

以轮辋厚度w1及法兰厚度w2为设计变量，以弯曲试验有限元模型计算得到的最大等效应力Swmax及径向疲劳试验有限元模型计算得到的最大等效应力Srmax作为约束变量，以车轮质量WT作为目标函数，则该问题的优化计算模型可以表达为：由于优化的需要，建立了该车轮弯曲疲劳试验和径向疲劳试验的有限元模型如图2所示。

4 优化分析结果

初始参数为车轮轮辋厚度w1=7mm，法兰厚度w2=26mm。经过6次迭代计算，优化分析结束。在普通Intel Core i5 M430个人计算机上，采用单核计算，整个优化过程约需要8小时。表1为优化结果，优化结果表明在此设计中径向疲劳约束条件(Srmax-140=0.234)起到了主要约束作用。优化后的车轮(图3)满足设计要求，并且减重5.42%。

由表1得最优解的受益率为：

5 结论

基于C#与ANSYS编制了车轮结构优化设计软件DWheel-1。建立了锻造铝合金车轮弯曲及径向分析有限元模型，以轮辋厚度及法兰厚度为设计变量，以车轮弯曲试验及径向试验有限元模型分析得到的车轮最大等效应力作为约束条件，以车轮质量为目标函数进行优化计算，优化结果车轮成功通过台架试验，并减重5.42%，取得了良好的效果

UDF998

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