随着计算机技术的发展,CAE技术广泛应用于传统的机械行业。摩托车铝合金轮毂是摩托车的重要零部件,基于有限元法的轮毂CAE越来越受到人们的关注,国内外相关研究已经取得了相当大的成果。本文在调研国内外相关研究的基础上,对某典型摩托车轮毂进行了径向弯曲疲劳和径向冲击有限元分析,并以此分析结果为基础对轮毂进行轻量化设计,最后对轻量化后的轮毂进行强度校核:①首先采用ANSYS软件的前后处理器和求解器对轮毂径向弯曲疲劳试验进行了有限元分析,包括建立模型、定义材料属性、施加边界条件、载荷以及求解,通过分析得出:在径向弯曲疲劳试验中,最大应力值为46.75MPa,最大应力点的位置在轮辐与中间部分的交接处,最大应力未超过轮毂的许用应力181.8 MPa,而且该轮毂在径向弯曲疲劳试验中应力水平偏低;②其次在简要阐述轮毂冲击基本理论基础上,利用ANSYS/LS-DYNA对轮毂径向冲击进行有限元分析。在径向冲击试验有限元数值模拟中,建立了包括冲击块、轮毂和轮胎的有限元力学模型,考虑了轮胎和冲击块之间,轮毂和轮胎之间的复杂接触关系。使用显式算法对该试验进行模拟得出:在径向冲击试验中,最大应力值为133MPa,最大应力在轮辐与轮辋交接处,最大应力未超过轮毂的许用应力,而且该轮毂在径向冲击试验中应力水平偏低;③接着根据径向弯曲疲劳应力和径向冲击应力分析结果对轮毂进行轻量化设计;④最后对新设计的轮毂结构进行径向弯曲疲劳应力和径向冲击应力分析,最大应力分别为72.465MPa和156.6MPa。最终在满足轮毂强度的前提下,提高了材料的利用率,使轮毂重量下降了0.29kg,占轮毂总重量的6.16%。本文基于径向弯曲疲劳试验和径向冲击试验对轮毂进行有限元分析和轻量化设计,不仅可以节省材料,降低成本、减少轮毂应力集中,而且可改变原有的仅靠经验开发摩托车轮毂的传统设计模式,能有效地指导新型轮毂的开发设计,对提高国内轮毂的设计水平有重要的理论意义和实用价值。