轿车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等部件引起的振动问题，激发了汽车的振动，影响着汽车行驶的平顺性。通常情况下，汽车在凹凸不平的路面行驶时其振动会增大很多。路面不平引起的振动作为轿车振动的基本输入，其频率范围约为0.5-25Hz。虽然轿车通过的时间很短，但会对轿车形成较大的冲击，立刻会使乘坐的人员感觉不舒服，影响乘坐的舒适程度，严重时会损害乘坐人员的健康或者对运输的货物造成损坏。解决在随机不平路面激励下的振动问题，是提高汽车行驶平顺性、安全性及零部件可靠性的重要基础。本文对某型轿车车轮汽车钢圈进行了三维建模说明，并与有限元软ABAQUS无缝集成，进行了强度分析和模态分析。下面由汽车钢圈生产厂家为大家讲解。

1．汽车钢圈实体模型

由于轿车汽车钢圈的结构比较复杂，轮毂和轮辐边上的倒角对模型动力学分析影响不大。于是，将轮毂和轮辐边的倒角忽略掉，以减少有限元模型的规模，仅将其质量折算到相应位置。本文应用常用于汽车研究领域的三维造型软件Pro/ENGI-NEER对某型车轮汽车钢圈进行了三维建模，汽车钢圈模型主要由以下三部分组成：轮辐、轮芯、轮毂。轮毂、轮辐均由优质板料冲压而成，为提高轮辐刚性，常冲压成起伏多变的形状，同时为减轻重量，在汽车钢圈上设有长弧形孔。

2．汽车钢圈有限元模型

把Pro/ENGINEER建立的汽车钢圈实体模型另存为x__t格式通过ABAQUS进行导入，实现Pro/ENGINEER和ABAQUS的无缝集成。汽车钢圈材料为AM91D，弹性模量E=45Gpa，泊松比μ=0.35，许用最大弯曲应力[σ]=250Mpa。汽车钢圈的最大外径为406x182(mmxmm)。在螺栓孔上加Y方向和Z方向的移动约束和X方向和Z方向的转动约束。用于一阶四面体(C3D4)对汽车钢圈模型进行离散，形成167502个单元格。

3．数据处理及结果分析

轿车汽车钢圈的静力特性分析：静力分析是不考虑惯性和阻尼影响，用来计算结构受到固定不变载荷作用的应力、应变大小的。在ABAQUS中将弯矩等效化，作用在轮毂上的力的形式使它们按60。的余弦分布规律分布在轮毂面上，并利用公式将力转换为一定面积上的压力：

式中WO为加载到轮毂上的压力；W为作用在轮毂上的力；b为载荷作用在轮辋上的宽度，mm;ro为载荷作用面的半径，mm；θ0为载荷分布角。

在轮辋上加载力的余弦函数为：11.986xcos(3xarcsin(y/180.3)/2)[2]式中，y为坐标值。

轿车汽车钢圈在弯曲载荷的作用下，轮毂内侧的变形最大，最大值为0.2mm，轮辐的变形量较小，为0.04mm。在汽车钢圈轮辐孔处的应力值最大，为81.641MPa，轮辐的压力达到18.14MPa。

汽车钢圈的应变和应力值均在极限值250MPa范围内，可以满足实际工作的要求。