汽车车身结构分析与优化

　　《汽车车身结构分析与优化》系统地论述了汽车车身结构分析的概念、理论、方法和技术，包括试验方法和技术。在汽车车身模拟分析部分，介绍了车身结构分析中常用的梁和板单元模拟分析的理论，以及车身结构耐久性分析和疲劳强度强化试验、车身结构拓扑优化分析方面的研究进展，并安排了分析实例。在汽车车身试验分析部分，总结了常用的汽车车身结构分析内容，包括试验方法和技术，以及分析实例。本书还介绍了纤维增强复合材料（FRP）板的离散材料拓扑优化方法DMTO，包括碳纤维增强复合材料（CFRP）板发动机舱盖的结构与工艺一体化优化设计、试制及试验。 《汽车车身结构分析与优化》可作为汽车相关专业本科生和研究生学习车身结构强度、刚度、模态和动力响应、疲劳仿真和试验分析相关课程的教材，也可供相关技术人员参考。

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前言

第1章绪论
1.1分析汽车车身结构的意义
1.2有限元法基本概念
1.3汽车车身结构试验分析总论
1.4汽车车身结构疲劳耐久性分析
1.5汽车车身结构优化方法概述
思考题

第2章汽车车身梁结构模拟计算
2.1梁结构有限元法基本原理
2.1.1基本观点和规定
2.1.2刚度方程的建立方法
2.1.3各类梁结构单元刚度方程
2.1.4各类梁结构坐标变换方程
2.2客车车身结构强度与刚度综合分析
2.2.1客车车身结构有限元分析
2.2.2客车车身结构承载度分析及改进
2.3微型电动车车架结构分析
2.3.1微型电动车车架结构
2.3.2微型电动车车架优化设计
参考文献
思考题

第3章汽车车身板结构模拟计算
3.1平面应力问题有限元法
3.1.1 基本假设和基本物理量
3.1.2平面应力问题
3.1.3平衡微分方程
3.1.4几何方程与刚体位移
3.1.5物理方程
3.1.6边界条件和圣维南原理
3.1.7虚位移原理
3.1.8平面应力问题的有限元法
3.1.9连续体的网格划分
3.1.10三角形单元分析
3.1.11非节点载荷的移置
3.1.12总刚度方程
3.1.13边界条件的处理
3.1.14计算结果整理
3.1.15平面高次单元
3.2等参元基本概念
3.3薄板弯曲问题及其有限元法
3.3.1薄板弯曲理论
3.3.2三角形薄板单元
3.3.3任意四边形薄板单元
3.4电动汽车车身结构静态特性综合评价及其优化
3.4.1分析模型建立
3.4.2分析模型验证
3.4.3车身结构静态载荷综合评价
3.4.4车身结构静态特性综合评价
3.4.5电动改装轿车车身结构优化分析
参考文献
思考题

第4章汽车车身结构动力分析
4.1结构动力分析的有限元法基础
4.1.1动力基本方程的建立
4.1.2质量矩阵
4.1.3阻尼矩阵
4.1.4特征值和特征向量
4.1.5动力响应问题
4.2汽车车身结构模态分析
4.2.1轿车车身梁结构模态分析
4.2.2电动汽车车身结构模态分析
4.2.3微型电动汽车车身板梁组合结构模态分析
4.3车身结构低阶模态修改灵敏度分析
4.3.1轿车车身模态修改灵敏度计算分析
4.3.2轻型货车横向振动分析与控制
4.4旅行车（SRV）行李架结构动力响应仿真分析
4.4.1车顶行李架CAE模型
4.4.2动力响应分析
参考文献
思考题

第5章汽车车身结构强度和刚度试验
5.1汽车车身结构试验技术
5.1.1电阻应变片的基本原理与类型
5.1.2电阻应变仪的基本原理与类型
5.1.3电阻应变仪的使用方法
5.2汽车车身结构强度与刚度试验方法
5.2.1车身结构静强度和刚度试验
5.2.2车身结构动强度试验
5.2.3车身结构强度路障试验
5.3乘用车车身结构静态刚度台架试验
5.3.1试验对象
5.3.2试验准备
5.3.3试验方法
5.3.4试验数据采集
5.3.5试验结果分析
参考文献
思考题

第6章汽车车身结构模态试验
6.1概述
6.2模态试验分析技术
6.2.1激振器的基本原理与类型
6.2.2测量用传感器与电荷放大器的基本原理与类型
6.3汽车车身结构模态试验方法
6.3.1测量结构固有振动特性的基本原理
6.3.2车身结构固有振动特性的测定
6.4数据处理
6.4.1采样、量化和相干性分析
6.4.2均值、概率密度函数、相关函数数值处理
6.4.3谱密度函数
6.5运动型多用途汽车(SUV)车身结构试验模态分析
6.5.1试验测量和分析系统
6.5.2试验步骤
6.5.3数据处理及试验模态分析
6.5.4试验模态分析结果评价
参考文献
思考题

第7章汽车车身结构疲劳耐久性分析
7.1疲劳强度理论的一般知识
7.1.1疲劳破坏及疲劳曲线
7.1.2随机载荷的统计处理
7.2疲劳强度强化试验
7.2.1道路强化行驶试验
7.2.2室内快速疲劳模拟试验
7.2.3载荷谱迭代计算
7.3车身结构疲劳分析实例
7.3.1某商用车车身疲劳仿真分析
7.3.2程序载荷谱的编制与疲劳仿真分析
7.3.3某SUV后桥总成疲劳仿真分析
7.3.4某货车驾驶室总成疲劳耐久试验
7.3.5某SUV后桥疲劳耐久试验
参考文献
思考题

第8章汽车车身结构拓扑优化分析方法
8.1ESO方法基本原理
8.2双向渐进结构优化法（BESO）基本流程
8.2.1“软杀”和“硬杀”策略
8.2.2棋盘格现象及灵敏度过滤
8.2.3迭代过程的稳定策略及收敛准则
8.2.4单元增添与删除机制
8.2.5算法流程
8.3灵敏度分析及单目标优化
8.3.1柔度优化
8.3.2模态频率灵敏度
8.3.3位移灵敏度
8.3.4全局应力灵敏度
8.3.5对称性约束下的单元灵敏度
8.4基于BESO方法的多约束和多工况优化
8.4.1多工况优化
8.4.2含多个约束的优化方法
8.5汽车后排座椅靠背骨架拓扑优化
8.5.1靠背骨架结构及分析工况
8.5.2靠背结构的多工况及多约束拓扑优化
8.5.3座椅靠背骨架的提取与重设计
8.6客车车身结构优化设计
8.6.1客车车身骨架尺寸优化分析
8.6.2客车顶盖拓扑优化
参考文献
思考题

第9章纤维增强复合材料（FRP）车身结构件的设计分析方法
9.1概述
9.2FRP复合材料力学基础和有限元理论
9.2.1经典层合板理论
9.2.2基于一阶剪切变形的层合板理论
9.3离散材料拓扑优化
9.3.1离散材料拓扑优化方法
9.3.2优化流程
9.3.3制造约束处理
9.4CFRP发动机舱盖结构与工艺一体化优化
9.4.1结构与工艺一体化优化方法
9.4.2过滤方法及灵敏度分析
9.4.3CFRP发动机舱盖结构与工艺一体化优化过程
9.5CFRP发动机舱盖样件试制及物理试验
9.5.1CFRP发动机舱盖样件试制
9.5.2CFRP发动机舱盖物理试验
参考文献
思考题