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汽車鋼圈是介于輪胎和車橋之間承受負荷的旋轉件，是汽車行駛系統中重要的安全部件。在行駛中鋼圈要承受與地面之間的所有相互作用力和力矩，強度失效是車輪的主要破壞形式，它對汽車的行駛安全性、穩定性、平順性和牽引性有較大的影響。
傳統的汽車鋼圈的強度分析是基于實驗測試而開展的，但隨著計算機技術的迅猛發展，利用有限元技術能方便地解決此類難題。由于汽車鋼圈結構復雜，很多文獻認為螺栓預緊力對汽車鋼圈的彎曲強度影響不大，進行了忽略或簡化處理。這種處理方法與事實不符。利用三維CAD軟件和有限元軟件建立了較全面真實反映汽車鋼圈彎曲疲勞實驗的有限元模型，其中采用了預緊力單元與節點藕合相結合的方法實現了螺栓預緊力的目的，進而得到了鋼圈的計算應力分布，最后通過實驗進行了驗證。
在工程計算中，經常會遇到由于螺栓預緊而引起的初應力問題，它的作用是一方面起緊固連接的作用，另一方面則可以降低試驗的拉應力。汽車鋼圈的動態彎曲疲勞實驗是鋼圈最重要的疲勞實驗，其試驗裝置按國標GB/T5334-2005，如圖所示。鋼圈固定在工作臺上，通過電機帶動工作臺和鋼圈轉動，加載軸上的法蘭通過螺栓與鋼圈相連，來傳遞加載軸末端施加的載荷。因此，螺栓預緊而引起的初應力對鋼圈強度有一定的影響。
精確的有限元模型是計算結果的準確性的基礎。以下在深入研究ANSYS有限元仿真軟件的基礎上，并結合生產實際，考慮到各方面的影響因素，給出了如下的強度分析流程。應用UG三維CAD軟件建立了鋼圈、加載桿和螺栓的三維實體模型，再將實體模型導入到ANSYS有限元軟件中，為了使鋼圈的復雜結構邊界得到更好的擬合，采用了Bricknode185實體單元進行了自適應的網格劃分，得到的有限元模型。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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