基于ANSYS的車輛結(jié)構(gòu)有限元分析

第1章有限元法原理和基本概念1
1.1　引言1
1.2　有限元法基本原理2
　　1.2.1　平面問題概述3
　　1.2.2　結(jié)構(gòu)離散化5
　　1.2.3　位移函數(shù)5
　　1.2.4　單元?jiǎng)偠染仃?
　　1.2.5　載荷移置與等效節(jié)點(diǎn)載荷11
　　1.2.6　結(jié)構(gòu)總體剛度方程12
　　1.2.7　位移邊界條件的處理16
　　1.2.8　應(yīng)力計(jì)算及導(dǎo)出結(jié)果的計(jì)算17
1.3　有限元分析與變分原理19
　　1.3.1　泛函和變分19
　　1.3.2　變分原理19
　　1.3.3　能量變分原理19
1.4　有限元方程解法20
　　1.4.1　概述20
　　1.4.2　總體剛度矩陣的一維變帶寬存儲(chǔ)21
　　1.4.3　直接法21
　　1.4.4　迭代法23

第2章ANSYS的基本使用方法25
2.1　ANSYS軟件介紹25
2.2　ANSYS軟件的使用28
　　2.2.1　ANSYS軟件解決問題的步驟28
　　2.2.2　ANSYS軟件的使用版本29
2.3　ANSYS經(jīng)典版的使用30
　　2.3.1　圖形用戶界面30
　　2.3.2　對話框及其組成控件31
　　2.3.3　ANSYS的菜單系統(tǒng)34
　　2.3.4　命令流輸入39
2.4　ANSYS經(jīng)典版實(shí)例分析40
　　2.4.1　問題描述及解析解40
　　2.4.2　ANSYS分析步驟40
　　2.4.3　命令流46
2.5　ANSYSWorkbench的使用47
　　2.5.1　ANSYSWorkbench的啟動(dòng)方法47
　　2.5.2　ANSYSWorkbench的用戶界面48
　　2.5.3　ANSYSWorkbench的應(yīng)用方式53
　　2.5.4　ANSYSWorkbench項(xiàng)目管理53
　　2.5.5　ANSYSWorkbench文件管理56
2.6　ANSYSWorkbench實(shí)例分析57
　　2.6.1　問題描述及解析解57
　　2.6.2　分析步驟57

第3章創(chuàng)建實(shí)體模型62
3.1　幾何模型與有限元模型創(chuàng)建技術(shù)62
3.2　ANSYS中直接創(chuàng)建實(shí)體模型62
　　3.2.1　實(shí)例3-1：直齒圓柱齒輪的創(chuàng)建62
　　3.2.2　實(shí)例3-2：帶輪的創(chuàng)建71
　　3.2.3　實(shí)例3-3：棘輪的創(chuàng)建80
　　3.2.4　實(shí)例3-4：保持架的創(chuàng)建88
　　3.2.5　實(shí)例3-5：螺母的創(chuàng)建93
　　3.2.6　實(shí)例3-6：斜齒圓柱齒輪的創(chuàng)建99
　　3.2.7　實(shí)例3-7：管道接頭的創(chuàng)建105
3.3　復(fù)雜實(shí)體導(dǎo)入ANSYS中創(chuàng)建有限元模型112
　　3.3.1　ANSYS實(shí)體建模簡介112
　　3.3.2　實(shí)例3-8：出料口模型的導(dǎo)入112

第4章車輛結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析115
4.1　ANSYSAPDL平臺(tái)進(jìn)行靜力學(xué)分析115
　　4.1.1　靜力學(xué)分析步驟115
　　4.1.2　實(shí)例4-1：車橋靜力學(xué)分析116
　　4.1.3　實(shí)例4-2：軸的扭轉(zhuǎn)分析121
4.2　ANSYSWorkbench平臺(tái)進(jìn)行靜力學(xué)分析129
　　4.2.1　靜力學(xué)分析步驟129
　　4.2.2　實(shí)例4-3：車橋靜力學(xué)分析129
　　4.2.3　實(shí)例4-4：支架靜力學(xué)分析135

第5章車輛結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析143
5.1　ANSYSWorkbench模態(tài)分析簡介143
5.2　實(shí)例5-1：邊梁式車架模態(tài)分析144
5.3　實(shí)例5-2：車輛螺旋彈簧模態(tài)分析148
5.4　實(shí)例5-3：車輛鋼板彈簧模態(tài)分析153
5.5　實(shí)例5-4：水泥罐車整車模態(tài)分析162

第6章車輛結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)分析165
6.1　瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法簡介165
　　6.1.1　瞬態(tài)分析的原理165
　　6.1.2　瞬態(tài)分析分析步驟166
6.2　實(shí)例6-1：車輛多自由度振動(dòng)瞬態(tài)分析168
6.3　實(shí)例6-2：車輛結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)向橋連桿瞬態(tài)分析175

第7章車輛結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析183
7.1　ANSYS諧響應(yīng)分析簡介183
　　7.1.1　諧響應(yīng)分析的原理183
　　7.1.2　諧響應(yīng)分析步驟184
7.2　實(shí)例7-1：車輛多自由度振動(dòng)諧響應(yīng)APDL分析186
7.3　實(shí)例7-2：車輛多自由度振動(dòng)諧響應(yīng)Workbench分析195

第8章車輛結(jié)構(gòu)的疲勞分析201
8.1　疲勞分析基礎(chǔ)201
8.2　轉(zhuǎn)向橋連桿的疲勞分析202
8.3　貨車鋼板彈簧的疲勞分析210
　　8.3.1　實(shí)例8-1：鋼板彈簧有限元靜力分析211
　　8.3.2　實(shí)例8-2：鋼板彈簧疲勞有限元分析220

第9章車輛結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)224
9.1　車輛結(jié)構(gòu)件的輕量化設(shè)計(jì)和拓?fù)鋬?yōu)化224
　　9.1.1　ANSYSWorkbench拓?fù)鋬?yōu)化簡介224
　　9.1.2　實(shí)例9-1：懸架控制臂的拓?fù)鋬?yōu)化和輕量化設(shè)計(jì)225
　　9.1.3　實(shí)例9-2：整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)233
9.2　響應(yīng)面優(yōu)化239
　　9.2.1　參數(shù)化建立幾何模型基礎(chǔ)239
　　9.2.2　DesignExploration概述242
　　9.2.3　響應(yīng)曲面優(yōu)化設(shè)計(jì)的操作步驟243
　　9.2.4　實(shí)例9-3：對控制臂進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化的步驟243

參考文獻(xiàn)259