汽車結(jié)構(gòu)的耐久性 理論與實(shí)踐

序
前言

上篇汽車結(jié)構(gòu)耐久性能的基礎(chǔ)理論和分析方法

第1章汽車結(jié)構(gòu)的耐久性能概述3
11汽車設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)耐久性能要求3
111汽車的耐久性能及其設(shè)計(jì)目標(biāo)3
112汽車結(jié)構(gòu)的耐久性能要求4
12汽車結(jié)構(gòu)在正常使用情況下的主要失效5
121汽車在正常使用下的主要失效5
122結(jié)構(gòu)的過(guò)度變形8
123零件的屈曲9
124零件的斷裂10
125零件的磨損 12
126零件的腐蝕12
127老化13
128本書(shū)范疇13
13汽車結(jié)構(gòu)耐久性能的設(shè)計(jì)要求14
131汽車產(chǎn)品耐久性能的總要求14
132汽車在靜態(tài)下的結(jié)構(gòu)耐久要求15
133汽車在運(yùn)輸狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)耐久要求16
134汽車在行駛狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)耐久要求16
135汽車在維修狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)耐久要求16
14汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析與驗(yàn)證16
141汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程16
142汽車設(shè)計(jì)中的工程分析17
143汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證18
144汽車結(jié)構(gòu)分析中的計(jì)算機(jī)輔助工程19

第2章金屬材料和結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)性能21
21金屬材料的失效形式和力學(xué)性能21
211金屬材料的失效形式21
212金屬材料的力學(xué)性能21
22無(wú)缺陷材料的靜態(tài)力學(xué)性能22
221常溫下材料單向靜態(tài)拉伸時(shí)的力學(xué)行為22
222材料的變形24
223溫度對(duì)材料力學(xué)性能的影響25
224常溫下材料單向動(dòng)態(tài)拉伸時(shí)的力學(xué)性能27
225多向復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的材料強(qiáng)度理論27
23有缺陷材料的靜態(tài)力學(xué)性能29
231材料的斷裂韌度和單向裂紋問(wèn)題30
232材料的裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響31
233復(fù)合型裂紋問(wèn)題32
24材料在交變載荷下的力學(xué)性能33
241無(wú)缺陷材料的疲勞強(qiáng)度33
242有缺陷材料的疲勞問(wèn)題35
25結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能36
251結(jié)構(gòu)的剛度36
252結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度38
253結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性39
254結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性40
26汽車結(jié)構(gòu)耐久性能的力學(xué)要素40
參考文獻(xiàn)42

第3章汽車結(jié)構(gòu)耐久性能的計(jì)算機(jī)仿真分析43
31多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)43
311多體系統(tǒng)43
312汽車多體動(dòng)力學(xué)模型46
313多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程47
314柔性多體動(dòng)力學(xué)49
32有限元方法的基本原理 50
321汽車結(jié)構(gòu)的有限元描述50
322彈性力學(xué)問(wèn)題的有限元方法52
33非線性問(wèn)題的有限元方法58
331材料非線性問(wèn)題的有限元分析59
332幾何非線性問(wèn)題的有限元分析63
333接觸問(wèn)題的有限元分析65
34動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的有限元方法67
341線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題68
342非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題69
343非線性有限元的計(jì)算方法72
344虛擬試車場(chǎng)73
35熱力學(xué)分析的基本原理86
351熱傳導(dǎo)方程86
352熱傳導(dǎo)方程的有限元方法解法87
353熱應(yīng)變90
354熱應(yīng)力91
36發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)性能仿真分析的簡(jiǎn)介 91
37汽車結(jié)構(gòu)耐久的計(jì)算機(jī)仿真分析93
參考文獻(xiàn)97

第4章長(zhǎng)期載荷下結(jié)構(gòu)位移的計(jì)算方法98
41結(jié)構(gòu)的靜態(tài)位移99
42結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)位移100
421直接積分法100
422模態(tài)分析法100
43結(jié)構(gòu)對(duì)支座運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)105
431結(jié)構(gòu)對(duì)單一支座同向平動(dòng)運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)107
432結(jié)構(gòu)對(duì)單一支座多向運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)108
433結(jié)構(gòu)對(duì)多支座運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)109
參考文獻(xiàn)110

第5章長(zhǎng)期載荷下結(jié)構(gòu)應(yīng)力的計(jì)算方法111
51平面應(yīng)力的基本公式111
52靜態(tài)應(yīng)力的計(jì)算113
521直接計(jì)算法114
522靜態(tài)模態(tài)應(yīng)力疊加法115
53準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力的計(jì)算（慣性釋放分析法）123
54動(dòng)態(tài)應(yīng)力的計(jì)算（應(yīng)力模態(tài)分析理論）125
541模態(tài)應(yīng)力126
542強(qiáng)迫振動(dòng)的瞬態(tài)應(yīng)力響應(yīng)解 130
543應(yīng)力頻率響應(yīng)函數(shù)133
544共振時(shí)的應(yīng)力134
545振動(dòng)系統(tǒng)位移和應(yīng)力響應(yīng)的比較140
546模態(tài)截?cái)嗟挠绊?41
547模態(tài)截?cái)嗪蟮氖Ｓ嗄B(tài)143
548動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算中的靜態(tài)響應(yīng)149
549汽車綜合耐久試驗(yàn)仿真中的應(yīng)力計(jì)算與分析151
參考文獻(xiàn)164

第6章結(jié)構(gòu)疲勞壽命的基礎(chǔ)理論和計(jì)算方法165
61疲勞失效的概念165
62應(yīng)力-壽命法166
621 應(yīng)力-壽命曲線166
622應(yīng)力-壽命的近似公式169
623平均應(yīng)力對(duì)壽命的影響171
624其他影響疲勞壽命的因素175
625變幅應(yīng)力下的疲勞壽命計(jì)算176
626多向應(yīng)力下的疲勞壽命計(jì)算179
63應(yīng)變-壽命法181
631應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系181
632應(yīng)變-壽命曲線184
633平均應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響185
634不規(guī)則應(yīng)力下的應(yīng)力循環(huán)187
635多向應(yīng)力下的疲勞壽命計(jì)算190
636塑性應(yīng)力和應(yīng)變的近似計(jì)算190
637應(yīng)變-壽命法的實(shí)際應(yīng)用191
64組合事件的應(yīng)變疲勞壽命計(jì)算方法194
641臨界平面的確定195
642平均應(yīng)力修正197
643組合事件的疲勞壽命計(jì)算197
65頻域振動(dòng)疲勞壽命的理論201
651時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)201
652應(yīng)力功率譜密度201
653頻域疲勞壽命計(jì)算202
654應(yīng)力響應(yīng)功率譜密度的計(jì)算203
655頻域方法的局限性204
66裂紋擴(kuò)展205
67焊縫的疲勞分析207
671名義應(yīng)力法208
672熱點(diǎn)應(yīng)力法209
673結(jié)構(gòu)應(yīng)力法 209
674缺口應(yīng)力法216
68焊點(diǎn)的疲勞分析217
681焊點(diǎn)的一般特性217
682Rupp-Storzel-Grubisic方法219
683Kang-Dong-Hong方法221
684Swellam方法223
69熱疲勞的分析224
691應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系225
692基于溫度－時(shí)間參數(shù)的蠕變壽命估算方法227
693基于損傷力學(xué)的蠕變壽命計(jì)算方法229
694Sehitoglu損傷模型231
695發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞分析232
參考文獻(xiàn)235

第7章接觸表面的磨損和腐蝕237
71磨損的基本概念237
72黏著磨損238
73磨料磨損238
74疲勞磨損239
741接觸應(yīng)力239
742接觸疲勞破壞的應(yīng)力準(zhǔn)則242
743接觸疲勞磨損的機(jī)理243
744接觸疲勞的計(jì)算244
745接觸疲勞與整體結(jié)構(gòu)疲勞的差別244
75腐蝕磨損245
參考文獻(xiàn)246

第8章結(jié)構(gòu)屈曲（穩(wěn)定性）的基礎(chǔ)理論247
81結(jié)構(gòu)屈曲的臨界載荷248
811線性屈曲分析248
812臨界載荷的非線性分析方法251
813幾何不完美結(jié)構(gòu)的臨界載荷251
82后屈曲分析252
821非線性屈曲的計(jì)算方法252
822后屈曲的結(jié)構(gòu)變形253
823瞬間翻轉(zhuǎn)型屈曲(snapthrough buckling) 253
參考文獻(xiàn)257

下篇汽車主要系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耐久性能分析

第9章汽車結(jié)構(gòu)耐久的載荷261
91汽車使用時(shí)的載荷261
911汽車正常使用時(shí)的載荷261
912汽車結(jié)構(gòu)耐久的設(shè)計(jì)載荷265
92整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路面載荷267
921路面工況的設(shè)計(jì)載荷267
922準(zhǔn)靜態(tài)設(shè)計(jì)載荷的類型270
923整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的典型工況271
924集中質(zhì)量零部件的準(zhǔn)靜態(tài)設(shè)計(jì)載荷283
925時(shí)域的動(dòng)態(tài)道路載荷284
926基于多體動(dòng)力學(xué)的虛擬試車場(chǎng)287
927關(guān)于整車道路載荷的更多說(shuō)明290
93發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)載荷295
931裝配載荷295
932機(jī)械載荷297
933熱載荷308
94汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的載荷312
941發(fā)動(dòng)機(jī)懸置靜態(tài)經(jīng)驗(yàn)工況的載荷分解312
942發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的動(dòng)態(tài)載荷分解313
參考文獻(xiàn)313

第10章底盤結(jié)構(gòu)的耐久分析315
101概述315
1011剛度分析315
1012強(qiáng)度分析316
1013疲勞分析317
102懸架類型簡(jiǎn)介320
1021麥弗遜式前懸架320
1022雙橫臂式前懸架320
1023扭力梁式后懸架320
1024多連桿后懸架321
103前懸架結(jié)構(gòu)的耐久分析321
1031前轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)耐久分析321
1032下控制臂的結(jié)構(gòu)耐久分析324
1033前副車架的結(jié)構(gòu)耐久分析327
1034上控制臂的結(jié)構(gòu)耐久分析331
1035穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)耐久分析332
104后懸架結(jié)構(gòu)的耐久分析332
1041后轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)耐久分析332
1042后副車架的結(jié)構(gòu)耐久分析334
1043后懸架彈簧托臂的結(jié)構(gòu)耐久分析336
1044二力桿控制臂的結(jié)構(gòu)耐久分析337
1045扭力梁的結(jié)構(gòu)耐久分析339
105動(dòng)力懸置支架的結(jié)構(gòu)耐久分析343

第11章車身本體結(jié)構(gòu)的耐久分析347
111概述347
112車身本體結(jié)構(gòu)的整體剛度348
1121車身彎曲剛度348
1122車身扭轉(zhuǎn)剛度351
1123車身模態(tài)353
113車身局部結(jié)構(gòu)的剛度353
1131洞口變形量353
1132前端、后端彎曲剛度 354
114安裝點(diǎn)的剛度355
1141車身懸架安裝點(diǎn)靜剛度355
1142車身座椅安裝點(diǎn)的剛度 356
1143車身發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋安裝點(diǎn)剛度357
1144車身車門鉸鏈和門鎖安裝點(diǎn)的剛度357
1145車身后背門安裝點(diǎn)剛度358
1146踏板安裝點(diǎn)剛度359
1147其他零部件安裝點(diǎn)的剛度360
115準(zhǔn)靜態(tài)工況下白車身結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度361
116車身局部強(qiáng)度362
1161車身減振器座的強(qiáng)度362
1162制動(dòng)踏板安裝點(diǎn)強(qiáng)度364
1163汽車舉升點(diǎn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度365
1164拖鉤安裝點(diǎn)強(qiáng)度366
1165蓄電池安裝點(diǎn)強(qiáng)度368
117車身結(jié)構(gòu)的疲勞分析369
1171綜合耐久試驗(yàn)載荷下的車身結(jié)構(gòu)疲勞369
1172制動(dòng)踏板安裝點(diǎn)的疲勞376
118車身覆蓋件的抗凹性377

第12章開(kāi)閉件結(jié)構(gòu)的耐久分析380
121概述380
122發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋的結(jié)構(gòu)耐久分析381
1221發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋結(jié)構(gòu)的剛度381
1222發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和疲勞384
123側(cè)門的結(jié)構(gòu)耐久分析385
1231側(cè)門結(jié)構(gòu)的剛度385
1232側(cè)門結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和疲勞387
124行李艙蓋的結(jié)構(gòu)耐久分析390
1241行李艙蓋結(jié)構(gòu)的剛度390
1242行李艙蓋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和疲勞391
125后背門的結(jié)構(gòu)耐久分析392
1251后背門結(jié)構(gòu)的剛度392
1252后背門的強(qiáng)度和疲勞393

第13章發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的耐久分析396
131概述396
132缸蓋的結(jié)構(gòu)耐久分析398
1321缸蓋相關(guān)的失效形式398
1322缸蓋的高周疲勞分析399
1323缸蓋的低周疲勞分析404
1324缸墊的密封性分析405
1325氣門和氣門座的變形和錯(cuò)位410
133缸體的結(jié)構(gòu)耐久分析414
1331缸體的失效模式414
1332缸體上部的高周疲勞分析417
1333缸體下部的高周疲勞分析417
1334缸體的磨蝕疲勞分析420
1335氣缸孔變形421
1336曲軸孔的變形和錯(cuò)位425
134連桿的結(jié)構(gòu)耐久分析428
1341連桿的失效模式428
1342連桿的危險(xiǎn)工況430
1343連桿的強(qiáng)度分析431
1344連桿的屈曲分析434