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第1章 车辆结构有限元分析概述1

1.1 有限元技术在车辆工程中的地位与作用1

1.2 有限元技术在车辆工程中的应用3

1.3 本书的主要内容8

第2章 有限元分析基础9

2.1 有限元分析理论基础9

2.1.1 有限元分析的基本步骤9

2.1.2 有限元分析实例10

2.2 ANSYS基本操作19

2.2.1 用户界面19

2.2.2 ANSYS的数据库21

2.2.3 ANSYS的文件格式22

2.2.4 ANSYS的帮助系统22

2.2.5 简单实例25

2.3 ANSYS Workbench基本操作32

2.3.1 ANSYS Workbench操作界面32

2.3.2 ANSYS Workbench Mechanical34

2.3.3 简单实例40

2.4 有限元分析中的单位制46

2.4.1 ANSYS Workbench操作平台下的单位设置46

2.4.2 ANSYS Apdl操作平台下的单位设置47

第3章 车辆结构常用材料在ANSYS中的定义48

3.1 车辆结构常用材料48

3.1.1 各种轴类48

3.1.2 齿轮用钢49

3.1.3 弹簧49

3.2 在ANSYS Workbenech中定义车辆结构材料特性49

3.2.1 ANSYS Workbench工程数据操作界面49

3.2.2 为当前项目添加材料51

3.2.3 定义一种新材料52

3.2.4 应用案例53

第4章 车辆结构有限元建模技术55

4.1 几何建模55

4.1.1 基本操作界面55

4.1.2 草图建模58

4.1.3 工作平面59

4.1.4 拉伸操作61

4.1.5 扫略操作66

4.1.6 旋转操作68

4.1.7 组合体操作70

4.1.8 抽取中面74

4.1.9 表面印记（Imprint Faces）77

4.1.10 点焊建模79

4.1.11 概念建模之梁85

4.1.12 概念建模之面93

4.2 接触98

4.2.1 接触的基本知识98

4.2.2 接触单元的特点98

4.2.3 接触的偏移设置99

4.2.4 接触对的自动生成100

4.2.5 接触对的重新命名101

4.2.6 接触对的手动定义101

4.3 网格划分102

4.3.1 自动划分网格103

4.3.2 采用四面体划分网格105

4.3.3 以六面体为主划分网格106

4.3.4 采用扫略方法（Sweep）划分六面体网格106

4.3.5 多域划分网格107

4.4 载荷与约束109

4.4.1 载荷109

4.4.2 约束122

第5章 车辆结构有限元静力学分析126

5.1 结构有限元静力学分析基础126

5.1.1 在ANSYS Workbench平台上进行静力学分析127

5.1.2 在ANSYS Apdl操作平台上进行静力学分析131

5.2 汽车驱动桥桥壳的有限元分析135

5.2.1 启动ANSYS Workbench建立后桥分析项目135

5.2.2 导入几何模型135

5.2.3 添加材料信息136

5.2.4 进行网格划分137

5.2.5 施加载荷及约束137

5.2.6 设定求解结果140

5.2.7 结果分析140

5.3 支架的有限元分析140

5.3.1 启动ANSYS Workbench建立支架分析项目141

5.3.2 导入几何模型141

5.3.3 添加材料信息143

5.3.4 用螺栓连接车架和支架143

5.3.5 进行网格划分144

5.3.6 施加载荷及约束145

5.3.7 设定求解结果146

5.3.8 结果分析146

5.4 悬架结构模拟实例147

5.4.1 打开ANSYS Workbench项目文件147

5.4.2 导入几何模型148

5.4.3 用弹簧连接车架和平衡梁148

5.4.4 施加载荷及约束149

5.4.5 设定求解结果151

5.4.6 结果分析152

第6章 车辆结构有限元模态分析154

6.1 有限元模态分析基础154

6.1.1 基本概念154

6.1.2 在ANSYS Workbench平台上进行模态分析156

6.1.3 在ANSYS Apdl操作平台上进行模态分析160

6.2 某越野汽车二自由度振动模态分析169

6.2.1 问题描述169

6.2.2 准备工作170

6.2.3 建立模型176

6.2.4 定义分析类型181

6.2.5 施加约束182

6.2.6 求解184

6.2.7 后处理185

6.2.8 Apdl指令186

6.3 某重型高机动越野汽车的模态分析187

6.3.1 问题描述187

6.3.2 准备工作188

6.3.3 建立模型193

6.3.4 定义分析类型199

6.3.5 施加约束199

6.3.6 求解201

6.3.7 后处理202

6.3.8 Apdl指令206

第7章 车辆结构有限元谐响应分析208

7.1 有限元谐响应分析基础208

7.1.1 基本概念208

7.1.2 在ANSYS Workbench平台上进行谐响应分析210

7.1.3 在ANSYS Apdl操作平台上进行谐响应分析213

7.2 某越野汽车二自由度振动谐响应分析220

7.2.1 问题描述220

7.2.2 准备工作220

7.2.3 建立模型221

7.2.4 定义分析类型221

7.2.5 施加约束222

7.2.6 进行求解225

7.2.7 后处理225

第8章 车辆结构有限元瞬态动力学分析231

8.1 有限元瞬态动力学分析基础231

8.1.1 基本概念231

8.1.2 在ANSYS Workbench平台上进行瞬态动力学分析232

8.1.3 在ANSYS Apdl平台上进行瞬态动力学分析237

8.2 某越野汽车二自由度振动瞬态动力学分析246

8.2.1 问题描述246

8.2.2 准备工作247

8.2.3 建立模型248

8.2.4 定义分析类型248

8.2.5 施加约束248

8.2.6 求解252

8.2.7 后处理252

8.2.8 Apdl指令254

第9章 车辆结构有限元疲劳分析257

9.1 结构疲劳分析基础257

9.1.1 基本概念257

9.1.2 疲劳破坏的特点257

9.1.3 疲劳分析的基本流程259

9.2 应力疲劳分析259

9.2.1 应力疲劳分析方法259

9.2.2 车辆结构典型材料试件应力疲劳分析实例272

9.2.3 发动机连杆的应力疲劳分析280

9.2.4 随机载荷下的应力疲劳分析实例288

9.3 应变疲劳分析294

9.3.1 应变疲劳基础295

9.3.2 车辆结构典型材料试件应变疲劳分析实例302

参考文献309