案例10 - 汽车轮辋锻造过程中的力学性能分析

1.案例介绍

轮辋通常指的是车辆或机械设备上的轮子的外部部分，也称为轮圈或车轮边缘。它是轮胎安装的部分，负责承受车辆重量并传递动力。冶金分析可以帮助评估轮辋材料的质量，包括其化学成分、晶体结构、硬度等特性；指导轮辋的加工工艺优化，提出改进措施，从而提高生产效率和产品质量；评估轮辋的性能，如强度、韧性、疲劳性能等。这对于轮辋在不同工况下的可靠性和安全性至关重要，也为产品改进和优化提供了依据。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：导入网格

进入冶金分析模块，点击“网格”，“类型”选择“上传网格”，点击“上传网格”，本案例网格名为rim_MATEL。如下图所示：

步骤二：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在模态分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤三：分析设置

打开“考虑金属相变的力学分析”开关

步骤四：材料设置

点击“材料”，此处默认只有标准16MND5钢。打开“材料硬度”开关，关闭“相变塑性”开关。具体参数如图设置，还有部分参数用表格表示。

步骤五：时间步

点击“时间步”，点击“新增”，创建热学计算的时间步。

步骤六：边界条件与荷载

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“边界温度”，施加位置在体“Group_3”上，具体数值用表格给出；

再次添加边界“固定支撑”，施加面在面“Group_1”上。

再次添加载荷“压强”，施加位置在面“Group_2”。值用公式表示。

步骤七：初始条件

点击“初始条件”，设置初始温度为25摄氏度，铁素体比例1。

步骤八：求解器设置

点击求解器，直接使用默认设置即可。

步骤九：时间步&资源

点击“时间步&资源”，将“计算核数”设置为16核，“最大计算时间”调整为18000s，“结束时间”设置为100s，“最大时间步长”设置为10s，“最小时间步长”设为5s，“结果写入时间步”选择“分割选取”，“输出频率”为2。其余参数使用默认设置。

步骤十：结果配置&计算

1）物理场 点击“结果配置”下的“物理场”，添加做需要的物理场。

2）点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十一：结果云图