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1 基于有限元的成品车轮轻量化设计与应用 导 师： 答辩人： 专 业： 2 论文框架 1 2 3 4 课题背景 研究过程 论文要点 结论 3 铸造铝合金车轮已广泛应用 ， 本课题从市场上的成品铝合金车轮入手 ， 对其减重且外包胶之后的轻量化车轮进行有限元分析 ， 提出具体轻量化方案 ， 使其能够满足铁轨探伤车轮的使用要求 ， 并在此基础上提出大批量生产后新的铝合金车轮结构设计 。 课题背景 4 研究过程 出应力和位移云图。 后继续进行强度分析，重复此步直至接近材料的许用应力 （在满足安全系数的情况下） 。 5 论文要点 根据汽车轮毂的二维图，在 6 论文要点 轮毂实体图 7 论文要点 探伤车轮毂为弹性材料，杨氏模量为 70松比为 对整个模型进行网格划分，划分的单元类型为二次四面体（ 元。 8 论文要点 探伤车轮毂的网格划分 9 论文要点 选择在轮毂外圈的四分之一固定，固定方式为完全固定。 在指定区域施 在中心参考点处施加一个为 627200 10 论文要点 边界约束 11 论文要点 施加载荷 1 12 论文要点 施加载荷 2 13 论文要点 轮毂应力图 14 论文要点 15 论文要点 由第三次分析得出应力值为 的情况下 110所以轻量化结束 。 三次的轻量化处理共减重809克 ， 占轮毂重量 17%， 减重后的轮毂重4091克 ， 达到了轻量化的目的 。 16 论文要点 本课题选用浇注型聚氨酯材料 ，硬度为邵 8（ 邵 ， 其弹性模量变化范围很大 ，介于塑料和橡胶之间 ， 在这里选用E=300泊松比为 17 论文要点 包聚氨酯后的轮毂在定义材料属性时分别定义轮毂和聚氨酯胶层的属性。 定义完材料属性后接下来就要装配两个模型，装配时将两个模型装配在一起但保留中间分界线。 18 论文要点 装配完成后的车轮模型 19 论文要点 包胶层网格效果 整体网格效果 20 论文要点 包聚氨酯轮毂的应力分布图 21 结论 22 论文要点 10个周期后 23 论文要点 15个周期后 24 17个周期后 论文要点 25 结论 下图显示了 17个设计周期的应变能和体积设计响应的历史输出曲线。控制臂进行了同时满足指定的目标体积和最大刚度的优化。虽然应变能设计响应增加（整体刚度减小）而控制臂体积减小，但拓扑优化设计达到了只有 57的初始体积。 26 结论 17个设计周期的应变能和体积设计响应的历史输出曲线 27 通输出曲线可以得出在满足一定的刚度条件下获得轻量化控制臂的拓扑结构
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