基於ansys的車輛結構有限元分析

《基於ansys的車輛結構有限元分析》是化學工業出版社2021年7月出版的圖書，主要介紹了有限元法的基礎理論、ANSYS軟體的套用技術及其在車輛工程領域的套用實例等。

基本介紹

• 中文名：基於ansys的車輛結構有限元分析
• 作者：高耀東、任元 主編 、高琳、韓東旭、曹亞楠 副主編
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：9787122387202

內容簡介

《基於ANSYS的車輛結構有限元分析》主要介紹了有限元法的基礎理論、ANSYS軟體的套用技術及其在車輛工程領域的套用實例等。全書包括25個ANSYS軟體套用實例，每種有限元法分析類型都配有實用性強的入門實例和進階實例，並涵蓋整車零部件分析，包括典型的有限元分析技術。本書內容以ANSYS軟體的套用為中心展開，使讀者從學習實際案例出發，由淺入深地掌握ANSYS軟體和有限元法理論，力求在較短時間內，知其然，知其所以然，掌握ANSYS與有限元法，並能靈活套用於車輛工程領域。

本書可作為高等院校車輛工程、新能源汽車、機械設計製造及其自動化、機械電子工程等專業本科生和研究生教材，也可作相關專業工程技術人員學習有限元法與ANSYS軟體的參考書。

圖書目錄

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　結構離散化5

　　1.2.3　位移函式5

　　1.2.4　單元剛度矩陣8

　　1.2.5　載荷移置與等效節點載荷11

　　1.2.6　結構總體剛度方程12

　　1.2.7　位移邊界條件的處理16

　　1.2.8　應力計算及導出結果的計算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頻寬存儲21

　　1.4.3　直接法21

　　1.4.4　疊代法23

第2章ANSYS的基本使用方法25

2.1　ANSYS軟體介紹25

2.2　ANSYS軟體的使用28

　　2.2.1　ANSYS軟體解決問題的步驟28

　　2.2.2　ANSYS軟體的使用版本29

2.3　ANSYS經典版的使用30

　　2.3.1　圖形用戶界面30

　　2.3.2　對話框及其組成控制項31

　　2.3.3　ANSYS的選單系統34

　　2.3.4　命令流輸入39

2.4　ANSYS經典版實例分析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的啟動方法47

　　2.5.2　ANSYSWorkbench的用戶界面48

　　2.5.3　ANSYSWorkbench的套用方式53

　　2.5.4　ANSYSWorkbench項目管理53

　　2.5.5　ANSYSWorkbench檔案管理56

2.6　ANSYSWorkbench實例分析57

　　2.6.1　問題描述及解析解57

　　2.6.2　分析步驟57

第3章創建實體模型62

3.1　幾何模型與有限元模型創建技術62

3.2　ANSYS中直接創建實體模型62

　　3.2.1　實例3-1：直齒圓柱齒輪的創建62

　　3.2.2　實例3-2：帶輪的創建71

　　3.2.3　實例3-3：棘輪的創建80

　　3.2.4　實例3-4：保持架的創建88

　　3.2.5　實例3-5：螺母的創建93

　　3.2.6　實例3-6：斜齒圓柱齒輪的創建99

　　3.2.7　實例3-7：管道接頭的創建105

3.3　複雜實體導入ANSYS中創建有限元模型112

　　3.3.1　ANSYS實體建模簡介112

　　3.3.2　實例3-8：出料口模型的導入112

第4章車輛結構靜力學分析115

4.1　ANSYSAPDL平台進行靜力學分析115

　　4.1.1　靜力學分析步驟115

　　4.1.2　實例4-1：車橋靜力學分析116

　　4.1.3　實例4-2：軸的扭轉分析121

4.2　ANSYSWorkbench平台進行靜力學分析129

　　4.2.1　靜力學分析步驟129

　　4.2.2　實例4-3：車橋靜力學分析129

　　4.2.3　實例4-4：支架靜力學分析135

第5章車輛結構的模態分析143

5.1　ANSYSWorkbench模態分析簡介143

5.2　實例5-1：邊梁式車架模態分析144

5.3　實例5-2：車輛螺旋彈簧模態分析148

5.4　實例5-3：車輛鋼板彈簧模態分析153

5.5　實例5-4：水泥罐車整車模態分析162

第6章車輛結構的瞬態分析165

6.1　瞬態動力學分析方法簡介165

　　6.1.1　瞬態分析的原理165

　　6.1.2　瞬態分析分析步驟166

6.2　實例6-1：車輛多自由度振動瞬態分析168

6.3　實例6-2：車輛結構中轉向橋連桿瞬態分析175

第7章車輛結構的諧回響分析183

7.1　ANSYS諧回響分析簡介183

　　7.1.1　諧回響分析的原理183

　　7.1.2　諧回響分析步驟184

7.2　實例7-1：車輛多自由度振動諧回響APDL分析186

7.3　實例7-2：車輛多自由度振動諧回響Workbench分析195

第8章車輛結構的疲勞分析201

8.1　疲勞分析基礎201

8.2　轉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　實例8-1：鋼板彈簧有限元靜力分析211

　　8.3.2　實例8-2：鋼板彈簧疲勞有限元分析220

第9章車輛結構的最佳化設計224

9.1　車輛結構件的輕量化設計和拓撲最佳化224

　　9.1.1　ANSYSWorkbench拓撲最佳化簡介224

　　9.1.2　實例9-1：懸架控制臂的拓撲最佳化和輕量化設計225

　　9.1.3　實例9-2：整體式轉向梯形機構最佳化設計233

9.2　回響面最佳化239

　　9.2.1　參數化建立幾何模型基礎239

　　9.2.2　DesignExploration概述242

　　9.2.3　回響曲面最佳化設計的操作步驟243

　　9.2.4　實例9-3：對控制臂進行回響面最佳化的步驟243

參考文獻259