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第1章 绪论1

1.1有限元法概述1

1.2车辆结构有限元分析的特点4

1.2.1车辆结构有限元模型的特点4

1.2.2车辆结构有限元分析的边界条件6

1.2.3车辆结构有限元分析的载荷7

1.3车辆结构有限元分析的内容8

第2章 车辆结构有限元建模技术11

2.1车辆常用连接方式的自由度耦合方法11

2.1.1焊接的自由度耦合11

2.1.2铰接连接的自由度耦合13

2.1.3加强板的自由度耦合16

2.2基于位移协调条件的多点自由度约束方程方法16

2.2.1不同连接方式的位移协调条件16

2.2.2基于位移协调条件的多点自由度约束方程方法18

2.2.3目标点及相关单元的确定19

2.2.4基于形函数的目标点位移自由度20

2.2.5单元局部坐标系下源点与目标点的自由度耦合方程22

2.2.6整体坐标系源点与目标点的自由度耦合方程24

2.2.7实例验证24

2.3三维实体单元与板壳单元的组合建模方法28

2.3.1三维实体单元与板壳单元的组合建模概述28

2.3.2基于约束方程的实体单元与板壳单元组合建模方法30

2.3.3实体单元与板壳单元的组合单元34

2.4车架结构参数化建模39

2.4.1参数化设计与建模39

2.4.2载货车车架参数化设计41

2.4.3载货车车架参数化建模系统43

第3章 边界条件与载荷50

3.1钢板弹簧悬架的有限元模型50

3.1.1钢板弹簧悬架模型的基本要求50

3.1.2常用的几种钢板弹簧悬架有限元模型52

3.1.3钢板弹簧悬架的有限元模型小结60

3.2油气弹簧悬架的有限元模型61

3.2.1油气弹簧悬架的力学特点61

3.2.2基于优化方法的等轴荷算法61

3.2.3油气弹簧悬架的载荷等效与辅助约束法68

3.3基于位移法的轮胎载荷计算方法81

3.3.1弯曲工况轮胎载荷计算81

3.3.2扭转工况轮胎载荷计算83

3.3.3起动/制动工况轮胎载荷计算84

3.3.4转弯工况轮胎载荷计算84

3.3.5数值算例85

3.4制动工况下载货汽车车架垂直载荷计算方法86

3.4.1模型假设与纵梁分布载荷模式87

3.4.2不同制动强度的车架纵梁载荷模型89

3.4.3制动工况车架纵梁载荷的求解算法93

3.4.4算例93

3.5整体式车桥有限元分析的位移边界模型94

3.5.1轴头直接约束法95

3.5.2辅助支承法99

3.5.3RBE3约束法100

3.5.4主要结论101

第4章 车辆结构的有限元动态分析102

4.1车辆模态分析102

4.1.1模态分析基本理论102

4.1.2车辆模态分析实例104

4.2车辆结构的谐响应分析108

4.2.1谐响应分析的计算方法109

4.2.2发动机不平衡激励下的谐响应分析实例110

4.3悬架刚度和阻尼对载货车振动特性的影响112

4.3.1弯曲工况115

4.3.2扭转工况117

4.4运动激励下结构动态响应分析的模态叠加法118

4.4.1传统的转换方法——自由边界法119

4.4.2一种新的运动激励转换方法——固定边界法122

4.4.3算例一：平面应力薄板的频率响应分析125

4.4.4算例二：轻型货车车架在路面不平度激励下的频率响应128

4.4.5算例三：轻型货车车架过减速带时的瞬态响应129

4.4.6主要结论132

第5章 车辆碰撞安全性分析133

5.1动态显式有限元方法133

5.1.1动态显式有限元求解控制方程133

5.1.2空间有限元离散135

5.1.3显式中心差分算法136

5.1.4时间步长的控制138

5.1.5沙漏控制138

5.1.6接触算法140

5.2国内外汽车碰撞安全法规及标准简介141

5.2.1美国NHTSA142

5.2.2美国IIHS143

5.2.3日本J-NCAP144

5.2.4欧洲E-NCAP144

5.2.5中国C-NCAP145

5.3电动汽车碰撞安全仿真分析145

5.3.1几何模型简化145

5.3.2网格划分146

5.3.3材料模型的建立147

5.3.4悬架模型的建立147

5.3.5轮胎模型的建立148

5.3.6整车有限元模型的建立149

5.3.7碰撞仿真结果分析149

5.4大客车翻滚安全性有限元仿真154

5.4.1客车侧翻有限元模型的建立155

5.4.2基于刚体车身假设的碰撞初始条件分析158

5.4.3客车侧翻试验特点及主要影响因素160

5.4.4客车侧翻算例161

5.5座椅—乘员安全性有限元仿真166

5.5.1座椅抗前倾性能要求167

5.5.2边界条件及假人168

5.5.3计算实例170

第6章 车辆结构的非线性有限元分析177

6.1车辆结构的弹塑性分析177

6.1.1弹塑性分析概述177

6.1.2挂车车轴弹塑性分析182

6.2车辆结构的接触非线性分析185

6.2.1接触非线性分析概述185

6.2.2铆接车架有限元建模190

6.2.3铆接车架强度分析193

6.3校车座椅及固定件后倾非线性分析196

6.3.1校车座椅后倾（静态加载）试验技术条件197

6.3.2座椅后倾有限元模型198

6.3.3显式求解结果分析201

6.4拖拉机驾驶室安全性试验的非线性有限元仿真204

6.4.1弹塑性材料特性205

6.4.2仿真过程及结果206

第7章 车辆噪声的有限元分析214

7.1车辆噪声概述214

7.1.1车辆噪声的分类214

7.1.2噪声的数值分析方法215

7.2车辆乘坐室声学模态分析216

7.2.1车辆乘坐室声学模态分析的意义216

7.2.2声学模态分析基本原理216

7.2.3车室声腔模态分析实例218

7.3基于声固耦合的车辆声场频率响应分析219

7.3.1声固耦合方法的选择220

7.3.2声固强耦合221

7.3.3声固弱耦合221

7.3.4驾驶室声固耦合频率响应分析实例222

7.4消声器的传声损失分析225

7.4.1传递导纳理论226

7.4.2消声器传声损失计算实例227

参考文献229