汽车方面的结构有限元分析

《汽车方面的结构有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、汽车结构有限元分析授课对象：工学硕士学科专业：车辆工程作者：马力主讲：马力电话：027–87870519(H)027–87658368(O)13037150076主要参考资料［1］王勖成，邵敏.有限单元法基本原理和数值方法［M］.清华大学出版社,2001［2］周中坚，卢耀祖.机械与汽车结构的有限元分析［M］.同济大学出版社，1997［3］朱伯芳.有限单元原理及其应用.中国水利水电出版社，1998［4］钱伟长，叶开沅.弹性力学.科学出版社，1980.03［5］杨橙，马力，王仲范.复合材料储能飞轮临界转速与极限转速研究［

2、J］.中国机械工程，2003（18）［6］廖芳，马力，杨橙，何耀华.客车骨架强度失效分析［J］.客车技术与研究，2003（4）［7］唐少雄，马力，杨代华，柴苍修.内燃机凸轮机构摩擦学仿真设计建模研究［J］.内燃机工程，2002（6）［8］柴苍修，马力，王元良，李春光.农用运输车车架有限元强度分析［J］.拖拉机与农用运输车，2002（1）主要讲述内容有限元法概述弹性力学简介平面问题有限元法ANSYS的应用简介轴对称问题有限元法板壳问题有限元法实体问题有限元法组合结构有限元法有限元模态分析有限元疲劳分析汽车结构有限元分析

3、实例前言关于有限元法英文缩写FEM（FiniteElementMethod）应用中习惯称有限元分析是一种连续结构离散化数值计算方法上世纪五十年代由美国飞机工程师提出（1956年，Turner）FEM与CAECAE－计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering）CAE范围更广，还包含其它工程分析方法概述国内外发展应用简介方法提出后吸引大量数学力学家进行研究，至今理论相当成熟目前应用非常广泛国外发达国家有限元分析软件相当完善，商业化程度很高应用意愿和应用水平很高国内发展相对较晚研究应用水平发展很快没有

4、公认的、广为流行的、高水平的、功能强大的商业化分析系统就全国范围来讲，汽车行业主动应用意愿与国外相比差距较大车辆工程中有限元主要应用范围按学科分类弹性力学断裂力学塑性力学结构分析动力学流体力学热力学电磁学声学几乎覆盖车辆工程中的各个学科，如果包含交叉学科和边缘学科，范围则更广按汽车结构分析分类汽车结构强度和刚度分析静强度失效载荷产生超过屈服极限或强度极限的应力载荷可是真的静载，也可为动载峰值结构变形影响运动关系检查运动干涉变形过大失效问题世界著名案例：日本车制动油管常见汽车零部件失效静强度失效疲劳失效共振原因失效汽车

5、结构模态分析属动力学分析领域分析结构的固有特征固有频率固有振型模态阻尼模态刚度广范用于汽车结构动态特性设计广泛用于解决汽车结构振动噪声问题系统固有特性输入（激励）输出（响应）响应分析时间响应分析通常在时域内求系统的时间相应常用于疲劳分析、平顺性分析等频率响应和响应谱分析多用于随机振动常参数线性系统脉冲响应函数频率响应函数传递函数输入（激励）输出（响应）温度场计算包括对流、传导和辐射发动机温度场计算及散热问题保温车（冷藏车）隔热计算热应力分析噪声振动分析声场分析空腔共鸣制动噪声部件机械振动噪声汽车空气动力学分析降低空气

6、阻尼、升力等通风换气改善车身表面流场发动机进气及排放现在最高的汽车车速是多少？你家新房空调放在什么地方最省电？能否实现在车内后排两老板（或情侣）说话司机不易听见而司机说话前者容易听见汽车结构碰撞、冲击分析碰撞安全性问题车身安全性设计碰撞事故模拟再现汽车零部件冲压成形成形部件设计模具设计分析开裂、起皱、回弹等问题（液）流场分析液化石油气罐车乘车坐在什么地方（相对）最安全汽车结构可靠性分析灵敏度分析和结构动态修改汽车结构优化设计按汽车结构分析的力学特征分类线性问题计算分析非线性问题的计算分析几何非线性材料非线性状态非线性

7、接触问题弹性力学基本概念基本假设假设物体是连续的假设物体是均质的假设物体是各向同性的假设物体是完全弹性的假设物体的位移和应变是微小的第一章弹性力学简介基本物理量外力分布力：体力、面力等集中力应力应变位移xzy几何方程几何方程：应变和位移的关系xy回顾单向拉伸：刚体位移：应变为零的位移为积分常数物理方程和弹性矩阵物理方程：描述应力和应变之间的关系弹性矩阵对称回顾单向拉伸虎克定理：平衡方程边界条件力的边界条件位移边界条件yz应力微元体平衡*弹性力学问题归纳（位移法）求解位移函数，它满足三个平衡方程六个几何方程六个物理方程

8、力的边界条件和位移边界条件数学上是偏微分方程的边值问题全部点的位移集合反映结构的变形弹性结构上有无穷多个点，所以有无穷多个自由度由位移函数可求得应变由应变可求得应力圣维南原理若把物体的一小部分边界上的面力变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么近处的应力分布将有显著的改变，但远处所受的影响可忽略不计。PPPPP