This paper presents a rapid method for predicting the biaxial fatigue life of automotive wheels using a combination of proper orthogonal decomposition and radial basis function algorithm. Currently, numerical simulations of biaxial fatigue tests are being developed to evaluate wheel performance. However, these simulations are computationally expensive due to the need to simulate multiple discrete loading cases within a given biaxial spectrum. To address this issue, we propose a novel approach that utilizes proper orthogonal decomposition and radial basis function algorithm to improve computational efficiency. By leveraging high-fidelity simulation results from a small number of loading cases, a reduced order model is constructed to accurately predict the tire-rim interface force fields required for wheel strength calculations. The reduced order model significantly reduces the computational time by 65.4% for simulating all loading cases, while maintaining a maximum predicted error of less than 2% compared to the high-fidelity model. Subsequently, the predicted interface forces are mapped onto the rim surface for strength calculation, and the wheel fatigue life is determined using the Brown-Miller multiaxial damage criterion. Comparative analysis with experimental results demonstrates the desirable accuracy of our method in simulating the stress-strain history, crack initiation position, and minimum fatigue life of the wheel. Overall, the proposed method offers a powerful tool for the rapid fatigue analysis of spectrum-loaded wheels, providing an efficient and accurate means of predicting biaxial fatigue life.

本文提出了一种结合适当正交分解和径向基函数算法来预测汽车车轮双轴疲劳寿命的快速方法。目前，正在开发双轴疲劳试验的数值模拟来评估车轮性能。然而，由于需要在给定的双轴谱内模拟多个离散载荷情况，这些模拟的计算成本很高。为了解决这个问题，我们提出了一种利用适当的正交分解和径向基函数算法来提高计算效率的新方法。通过利用少量载荷工况的高保真模拟结果，构建降阶模型来准确预测车轮强度计算所需的轮胎-轮辋界面力场。与高保真模型相比，降阶模型显着减少了模拟所有载荷工况的计算时间 65.4%，同时最大预测误差保持在 2% 以下。随后，将预测的界面力映射到轮辋表面以进行强度计算，并使用 Brown-Miller 多轴损伤准则确定车轮疲劳寿命。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。4%，用于模拟所有负载情况，同时与高保真模型相比，最大预测误差保持在 2% 以下。随后，将预测的界面力映射到轮辋表面以进行强度计算，并使用 Brown-Miller 多轴损伤准则确定车轮疲劳寿命。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。4%，用于模拟所有负载情况，同时与高保真模型相比，最大预测误差保持在 2% 以下。随后，将预测的界面力映射到轮辋表面以进行强度计算，并使用 Brown-Miller 多轴损伤准则确定车轮疲劳寿命。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。将预测的界面力映射到轮辋表面以进行强度计算，并使用 Brown-Miller 多轴损伤准则确定车轮疲劳寿命。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。将预测的界面力映射到轮辋表面以进行强度计算，并使用 Brown-Miller 多轴损伤准则确定车轮疲劳寿命。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。与实验结果的比较分析表明，我们的方法在模拟车轮的应力应变历史、裂纹萌生位置和最小疲劳寿命方面具有理想的准确性。总体而言，所提出的方法为频谱加载车轮的快速疲劳分析提供了强大的工具，为预测双轴疲劳寿命提供了有效且准确的方法。