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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 Mechanical 34

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