ICS43.040.50CCST22團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)`Experimentalandsimulationmethodsforpredamagefatigueofaluminumalloywheelsinpassengercars2025-12-25發(fā)布中國(guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)發(fā)布IT/CIC432—2025前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4試驗(yàn)設(shè)備 4.1預(yù)損傷試驗(yàn)裝置 4.2動(dòng)態(tài)徑向疲勞試驗(yàn)裝置 5試驗(yàn)方法 5.1預(yù)損傷試驗(yàn) 5.1.1試驗(yàn)車輪 5.1.2試驗(yàn)準(zhǔn)備 5.1.3載荷系數(shù)計(jì)算 5.1.4沖擊能量計(jì)算 5.1.5試驗(yàn)程序 5.1.6失效判據(jù) 5.2徑向疲勞試驗(yàn) 5.2.1試驗(yàn)車輪 5.2.2試驗(yàn)準(zhǔn)備 5.2.3充氣壓力的確定 5.2.4徑向載荷的確定 5.2.5試驗(yàn)程序 5.2.6失效判據(jù) 6仿真方法 6.1乘用車車輪預(yù)損傷疲勞仿真分析流程 6.2仿真建模對(duì)象 6.3材料參數(shù) 6.4載荷與邊界條件 6.4.1載荷 6.4.2邊界條件 6.5分析計(jì)算及輸出 6.5.1分析類型 6.5.2輸出設(shè)置 6.6數(shù)據(jù)提取 6.7仿真分析結(jié)果評(píng)價(jià) 6.8仿真報(bào)告編寫(xiě) 6.8.1報(bào)告一般要求 6.8.2仿真分析軟、硬件 6.8.3仿真模型簡(jiǎn)圖 6.8.4仿真分析結(jié)果及結(jié)論 8 9T/CIC432—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)仿真技術(shù)產(chǎn)業(yè)分會(huì)提出。本文件由中國(guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)歸口。本文件起草單位：中信戴卡股份有限公司、中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司、湖南大學(xué)、保定市立中車輪制造有限公司、上海理工大學(xué)、臨界面（上海）智能科技有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、小米汽車科技有限公司上海分公司、燕山大學(xué)、江鈴汽車股份有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院、河北省冶金研究院、中國(guó)北方車輛研究所、北京華汽工程技術(shù)研究院。本文件主要起草人：郎玉玲、李明磊、王進(jìn)、高翔、徐世偉、李建宇、周羊羊、李戰(zhàn)勝、趙禮輝、張東東、周松、王震、魏晨光、孟曉賀、崔巍、馬龍、董國(guó)疆、肖斯琦、李其宸、畢江、楊曉暉、黃暉、李杰、趙廣江、梁曉嬙、邱祖峰、朱俊杰、張春富、龐艷輝、劉彥青、馮碩朋、劉敏。1T/CIC432—2025乘用車鋁合金車輪預(yù)損傷疲勞的試驗(yàn)及仿真方法本文件規(guī)定了乘用車鋁合金車輪預(yù)損傷疲勞的試驗(yàn)及仿真方法。本文件適用于乘用車鋁合金車輪產(chǎn)品，主要針對(duì)車輪內(nèi)輪緣開(kāi)裂問(wèn)題。本文件適用于GB/T3730.1中規(guī)定的乘用車所使用的車輪。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2933充氣輪胎用車輪和輪輞的術(shù)語(yǔ)、規(guī)格代號(hào)和標(biāo)志GB/T2978轎車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷GB/T3730.1汽車和掛車類型的術(shù)語(yǔ)和定義GB/T33582機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1車輪輪胎總成wheel-tireassembly由車輪、輪胎和氣門(mén)嘴組裝成的組合件。3.2裂紋crack試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的材料分離。3.3車輪內(nèi)輪緣innerrimflange給輪胎提供軸向支撐的輪輞內(nèi)側(cè)部分。3.4預(yù)損傷pre-damage模擬日常行駛中車輪內(nèi)輪緣受損情況，損傷部位出現(xiàn)殘余應(yīng)力、塑性變形等。3.5有限元建模finiteelementmodeling構(gòu)建有限元模型的過(guò)程，包括幾何模型構(gòu)建和（或）處理、材料屬性定義、網(wǎng)格劃分、邊界條件施加等步驟。2T/CIC432—20253.6材料屬性materialproperty描述機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所用材料物理特性的數(shù)據(jù)集合。3.7邊界條件boundarycondition描述機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在給定工況下，求解域邊界上幾何以及物理?xiàng)l件，如力、溫度、速度、位移等載荷的數(shù)據(jù)信息。3.8約束constraint減少系統(tǒng)自由度的各種限制條件。4試驗(yàn)設(shè)備4.1預(yù)損傷試驗(yàn)裝置圖1給出了一個(gè)典型的試驗(yàn)設(shè)備原理圖。主要由可沿鉛直方向移動(dòng)的沖錘及車輪輪胎總成安裝支架組成。主要要求如下：1)錘頭：沖擊面夾角150°,圓角半徑R2，寬度195mm，長(zhǎng)度500mm。2)沖錘基本質(zhì)量150kg，最大質(zhì)量315kg，最小可調(diào)質(zhì)量5kg。3)沖錘所有質(zhì)量能夠固定成一個(gè)整體，且下落時(shí)間不應(yīng)超出理論自由下落時(shí)間的2%。4)應(yīng)有防止沖錘回彈后引起二次沖擊的裝置。5)安裝支架具有間距200mm的兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)。6)兩個(gè)碟狀彈簧，組合剛性Cf=(85±5)kN/mm，碟簧的預(yù)壓量為0.2mm。7)支架的水平位置下傾4.5°±0.1°,內(nèi)輪緣8)車輪固定裝置能夠適應(yīng)車輪偏距的變化，保證輪胎斷面中心線與沖錘中心線的交點(diǎn)到圖1所示左側(cè)支點(diǎn)的距離為450mm。3T/CIC432—20254.2動(dòng)態(tài)徑向疲勞試驗(yàn)裝置試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)具有一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓和車輪固定座，使車輪輪胎總成在一個(gè)固定徑向力作用下旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖2。轉(zhuǎn)鼓最小直徑為1700mm，寬度不小于輪胎斷面，且表面光滑。車輪固定座連接面應(yīng)與車輛上通常采用的連接件具有相同的裝配尺寸特性，表面硬度推薦在HRC40~HRC50，螺孔或螺栓在連接面的分布圓上位置度控制在φ0.1mm以內(nèi)。加載系統(tǒng)應(yīng)保持規(guī)定的載荷，偏差不超過(guò)試驗(yàn)載荷計(jì)算值的±2.5%。加載方向垂直于轉(zhuǎn)鼓表面，且與車輪固定座中心和轉(zhuǎn)鼓中心的連線方向一致，轉(zhuǎn)鼓軸線和車輪固定座軸線應(yīng)平行。5試驗(yàn)方法5.1預(yù)損傷試驗(yàn)5.1.1試驗(yàn)車輪經(jīng)過(guò)全部加工工序，可用于車輛的具有代表性的新車輪，件數(shù)n=2。本試驗(yàn)使用過(guò)的車輪不可再用于車輛上。5.1.2試驗(yàn)準(zhǔn)備試驗(yàn)首選車輛或車輪制造商指定型號(hào)的輪胎。如果未指定，參考GB/T2978選擇試驗(yàn)車輪可配用的輪胎中斷面高度最小的無(wú)內(nèi)胎子午線輪胎。充氣壓力為車輛制造廠規(guī)定值，如果沒(méi)有規(guī)定，則應(yīng)為（250±10）kPa。試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在10℃~30℃,試驗(yàn)環(huán)境濕度30%~70%RH。5.1.3載荷系數(shù)計(jì)算按照公式（1）確定沖擊試驗(yàn)的載荷系數(shù)K：K=442.33h2–126.01h+10.336（1）式中，h——輪胎名義斷面高度，m。5.1.4沖擊能量計(jì)算按照公式（2）確定預(yù)損傷試驗(yàn)的沖擊能量E，單位為焦耳（J）：式中，K——載荷系數(shù)，J/kg。v——車輪或車輛制造廠規(guī)定的車輪最大靜載荷，kg。4T/CIC432—20255.1.5試驗(yàn)程序1)將車輪輪胎總成安裝到試驗(yàn)機(jī)上。保證車輪輪胎總成在試驗(yàn)機(jī)上的固定裝置在尺寸上應(yīng)與車輛上使用的固定裝置相當(dāng)。調(diào)整車輪軸向位置，使輪胎斷面中心線的頂點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)錘頭中心線，然后鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu)。調(diào)整車輪圓周方向的位置，沖擊位置為距離車輪氣門(mén)孔最遠(yuǎn)的大窗口正中間。2)手動(dòng)擰緊固定車輪的螺母或螺栓到規(guī)定的扭矩值，或者采用車輛或車輪制造廠推薦的方法擰緊。如果沒(méi)有扭矩要求，推薦采用（120±10）N·m的扭矩?cái)Q緊。3)根據(jù)5.1.3中計(jì)算的沖擊能量，參考表1選擇并調(diào)整沖錘質(zhì)量，計(jì)算下落高度（重力加速度取值9.81m/s2）。當(dāng)沖擊能量小于2000J時(shí)，沖錘質(zhì)量為150kg；當(dāng)沖擊能量在2000J以上時(shí)，按照5kg的幅度遞增沖錘質(zhì)量，并使沖擊速度在（5±0.2）m/s范圍內(nèi)，沖擊能量允許在±2%的范圍內(nèi)調(diào)整。5T/CIC432—20254)釋放沖錘，進(jìn)行沖擊。5)測(cè)量車輪內(nèi)輪緣最外側(cè)變形量并記錄。5.1.6失效判據(jù)出現(xiàn)下列任何一種情況，試驗(yàn)終止，車輪失效：1)車輪任何部位出現(xiàn)裂紋，裂紋使用染色滲透方法判定。2)1小時(shí)內(nèi)發(fā)生氣體泄漏。5.2徑向疲勞試驗(yàn)5.2.1試驗(yàn)車輪選取在5.1中試驗(yàn)合格的車輪。5.2.2試驗(yàn)準(zhǔn)備試驗(yàn)首選車輛或車輪制造商指定型號(hào)的輪胎。如果未指定，按照GB/T2978選擇試驗(yàn)車輪可配用的輪胎中具有最大負(fù)荷的輪胎。5.2.3充氣壓力的確定試驗(yàn)車輪輪胎總成的試驗(yàn)充氣壓力應(yīng)符合表2中的數(shù)值。5.2.4徑向載荷的確定按照公式（3）確定徑向載荷Fr，單位為牛頓（N）：式中：w——車輪或車輛制造廠規(guī)定的車輪最大垂直靜負(fù)荷或車輪的額定負(fù)荷，單位為牛頓（N）。S——強(qiáng)化系數(shù)，取2.5。5.2.5試驗(yàn)程序1)參考圖2將車輪輪胎總成夾緊到試驗(yàn)設(shè)備上。將車輪擰緊螺栓(或螺母)擰緊至車輛或車輪制造商所規(guī)定的力矩值。如果沒(méi)有規(guī)定推薦設(shè)定擰緊力矩為(120±10)N·m。6T/CIC432—20252)設(shè)置載荷、轉(zhuǎn)速和循環(huán)次數(shù)等試驗(yàn)參數(shù)，開(kāi)始試驗(yàn)。循環(huán)次數(shù)不大于1萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí),可停機(jī)將車輪擰緊螺栓或螺母重新擰緊一次。試驗(yàn)過(guò)程中如果螺栓斷裂,則更換全部螺栓后繼續(xù)試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間,輪胎氣壓將升高,無(wú)需調(diào)整。每50萬(wàn)轉(zhuǎn)停機(jī)檢查一次，確認(rèn)車輪無(wú)裂紋，1小時(shí)內(nèi)氣體無(wú)泄漏后繼續(xù)轉(zhuǎn)。3)完成100萬(wàn)轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)后停機(jī)檢查，要求車輪無(wú)裂紋，1小時(shí)內(nèi)氣體無(wú)泄漏。注：如有需要，合格判據(jù)可根據(jù)車輪或車輛制造廠根據(jù)5.2.6失效判據(jù)出現(xiàn)下列任何一種情況，車輪失效，試驗(yàn)終止。1)車輪任何部位出現(xiàn)裂紋，裂紋使用染色滲透方法判定。2)1小時(shí)內(nèi)發(fā)生氣體泄漏。5.3試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)完成后出具相應(yīng)試驗(yàn)條件的試驗(yàn)報(bào)告，包含試驗(yàn)條件、試驗(yàn)車輪內(nèi)輪緣最外側(cè)變形量、沖擊后徑向疲勞試驗(yàn)轉(zhuǎn)數(shù)等。6仿真方法6.1乘用車車輪預(yù)損傷疲勞仿真分析流程乘用車車輪預(yù)損傷疲勞仿真分析流程主要包括車輪有限元建模、邊界條件設(shè)置、提交計(jì)算、結(jié)果后處理及撰寫(xiě)報(bào)告等內(nèi)容，具體參見(jiàn)附錄A。6.2仿真建模對(duì)象以選定的研究目標(biāo)為主要分析對(duì)象，預(yù)損傷試驗(yàn)建模模型包含車輪、輪胎和沖擊塊，徑向疲勞試驗(yàn)建模模型包含車輪和輪胎。主研究對(duì)象網(wǎng)格采用二階四面體實(shí)體網(wǎng)格，車輪內(nèi)輪緣處網(wǎng)格目標(biāo)尺寸建議3mm，車輪其余部位網(wǎng)格目標(biāo)尺寸建議8mm，沖擊塊采用剛性單元，網(wǎng)格目標(biāo)尺寸建議12mm，輪胎采用超彈性單元，網(wǎng)格目標(biāo)尺寸建議12mm，具體見(jiàn)附錄B。6.3材料參數(shù)主研究對(duì)象材料參數(shù)設(shè)置分為線性材料和非線性材料屬性。6.4載荷與邊界條件6.4.1載荷根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所提取的主研究對(duì)象所承受的瞬時(shí)速度和載荷進(jìn)行加載，瞬時(shí)速度單位mm/s，力單6.4.2邊界條件根據(jù)載荷傳遞路徑選取約束位置，車輪約束法蘭盤(pán)平面。與主研究對(duì)象直接接觸且連接方式為非螺紋連接的，采用接觸（contact）關(guān)系進(jìn)行連接。具有配合關(guān)系的區(qū)域，在建立接觸對(duì)的同時(shí)考慮裝配屬性，配合關(guān)系值使用裝配圖紙標(biāo)準(zhǔn)的名義值，接觸區(qū)域要充分考慮分析過(guò)程中的滑動(dòng)過(guò)程。6.5分析計(jì)算及輸出6.5.1分析類型預(yù)損傷試驗(yàn)分析類型選擇動(dòng)態(tài)顯式分析。徑向疲勞試驗(yàn)分析類型選擇靜態(tài)隱式分析。6.5.2輸出設(shè)置7T/CIC432—2025場(chǎng)變量輸出中，全局場(chǎng)變量輸出應(yīng)力、應(yīng)變、位移、接觸應(yīng)力和接觸狀態(tài)。歷程變量中輸出接觸法向力、接觸切向力、接觸面積等。6.6數(shù)據(jù)提取提取預(yù)損傷試驗(yàn)內(nèi)輪緣處在卸載后的殘余變形量（U）。提取徑向疲勞試驗(yàn)內(nèi)輪緣處應(yīng)力（Von-Mises）。6.7仿真分析結(jié)果評(píng)價(jià)1)預(yù)損傷試驗(yàn)內(nèi)輪緣處在卸載后的殘余變形量用以評(píng)價(jià)強(qiáng)度。2)徑向疲勞試驗(yàn)內(nèi)輪緣處應(yīng)力值用以評(píng)價(jià)疲勞壽命。注：仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)標(biāo)，得出仿真結(jié)果精度，根據(jù)精度可6.8仿真報(bào)告編寫(xiě)6.8.1報(bào)告一般要求對(duì)分析任務(wù)進(jìn)行背景介紹