《汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》教材同步PPT課件

《汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》教材同步PPT課件,汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),汽車,車身,結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),教材,同步,PPT,課件 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)1.1.了解有限元方法的基本理論；了解有限元方法的基本理論；2.2.了解車身結(jié)構(gòu)有限元建模方法及簡化方法；了解車身結(jié)構(gòu)有限元建模方法及簡化方法；3.3.掌握車身結(jié)構(gòu)有限元分析方法；掌握車身結(jié)構(gòu)有限元分析方法；4.4.學(xué)會(huì)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本過程和方法。學(xué)會(huì)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本過程和方法。知識要點(diǎn)知識要點(diǎn)能力要求能力要求相關(guān)知識相關(guān)知識有限元基本理有限元基本理論論1.掌握有限元分析方法基本原理掌握有限元分析方法基本原理2.掌握有限元方法的分析過程掌握有限元方法的分析過程有限元軟件應(yīng)用有限元軟件應(yīng)用車身有限元建車身有限元建模方法及簡化模方法及簡化1.掌握車身有限元的建模方法掌握車身有限元的建模方法2.掌握車身有限元建模的簡化原掌握車身有限元建模的簡化原則則網(wǎng)格劃分、載荷處理、網(wǎng)格劃分、載荷處理、結(jié)構(gòu)簡化結(jié)構(gòu)簡化車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)掌握結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)原則掌握結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)原則目標(biāo)函數(shù)，參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，參數(shù)優(yōu)化汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.1 7.1 有限元方法概述有限元方法概述車身開發(fā)車身開發(fā)CAE思路思路 汽車車身汽車車身CAE的發(fā)展?fàn)顩r及有限元方法在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的發(fā)展?fàn)顩r及有限元方法在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.1 7.1 有限元方法概述有限元方法概述車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成框圖車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成框圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.1.1 7.1.1 有限元方法的基本原理有限元方法的基本原理 有有限限元元法法是是求求解解邊邊值值或或初初值值問問題題，建建立立在在待待定定場場函函數(shù)數(shù)離離散散化化基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上的的一一種種數(shù)數(shù)值值方方法法，有有限限元元的的基基本本思思想想是是將將連連續(xù)續(xù)體體劃劃分分為為有有限限數(shù)數(shù)目目的的假假想想單單元元（有有限限元元），它它們們僅僅在在結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)處處彼彼此此相相連連接接，用用這這些些單單元元的的集集合合模模擬擬或或逼逼近近原原來來的的物物體體，化化無無限限自自由由度度問問題題為為有有限限自自由由度度，然然后后利利用用各各單單元元內(nèi)內(nèi)光光滑滑但但在在整整個(gè)個(gè)連連續(xù)續(xù)體體內(nèi)內(nèi)連連續(xù)續(xù)而而且且分分段段光光滑滑的的近近似似函函數(shù)數(shù)來來分分片片逼逼近近整整個(gè)個(gè)連連續(xù)續(xù)域域上上的的未未知知場場函函數(shù)數(shù)，如如應(yīng)應(yīng)力力場場、位位移移場場。有有限限元元分分析析的的基基本本概概念念是是用用較較簡簡單單的的問問題代替復(fù)雜問題后再求解。題代替復(fù)雜問題后再求解。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元方法基本步驟有限元方法基本步驟1 1）建模）建模2 2）前處理）前處理3 3）計(jì)算）計(jì)算4 4）結(jié)果分析）結(jié)果分析有限元方法求解基本步驟有限元方法求解基本步驟1）問題及求解域定義）問題及求解域定義 2）將連續(xù)體模型轉(zhuǎn)化為離散模型即求解域離散化）將連續(xù)體模型轉(zhuǎn)化為離散模型即求解域離散化3）選擇位移函數(shù)）選擇位移函數(shù) 4）推導(dǎo)單元?jiǎng)偠染仃嚭头匠蹋┩茖?dǎo)單元?jiǎng)偠染仃嚭头匠?5）組裝單元方程，得到總體方程，引入邊界條件，并求解）組裝單元方程，得到總體方程，引入邊界條件，并求解 6）聯(lián)立方程組求解得到結(jié)點(diǎn)位移）聯(lián)立方程組求解得到結(jié)點(diǎn)位移 7.1.2 7.1.2 有限元方法求解基本步驟有限元方法求解基本步驟汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.1.3 有限元軟件簡介有限元軟件簡介1.有限元理論簡述有限元理論簡述有限元法的基本思想是將一個(gè)實(shí)際的結(jié)構(gòu)有限元法的基本思想是將一個(gè)實(shí)際的結(jié)構(gòu)(彈性連續(xù)體彈性連續(xù)體)劃分為有劃分為有限大小的，有限個(gè)數(shù)的單元組合體進(jìn)行研究。限大小的，有限個(gè)數(shù)的單元組合體進(jìn)行研究。2.ANSYS簡介簡介我國引進(jìn)的幾個(gè)主要有限元軟件我國引進(jìn)的幾個(gè)主要有限元軟件:SAP程序系統(tǒng)程序系統(tǒng)、ADINDA/ADINT、NASTRAN、ANSYS程序系統(tǒng)程序系統(tǒng)、ASKAT程程序系統(tǒng)序系統(tǒng)、GTSRUDL程序系統(tǒng)程序系統(tǒng) 等。等。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元軟件設(shè)計(jì)流程框圖有限元軟件設(shè)計(jì)流程框圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)幾何建模幾何建模1.1.前處理模塊前處理模塊7.1.4 有限元軟件分析基本過程有限元軟件分析基本過程單元類型選擇單元類型選擇網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分材料類型選擇材料類型選擇載荷處理：集中載荷、分布載荷載荷處理：集中載荷、分布載荷汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)2.分析計(jì)算模塊分析計(jì)算模塊 (SOLUTION)(SOLUTION)3.后處理模塊后處理模塊(POSTProcessor)(POSTProcessor)通用后處通用后處理理時(shí)間歷程時(shí)間歷程后處理后處理汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)可可視視化化計(jì)計(jì)算算結(jié)果輸出結(jié)果輸出4三維三維CAD求解器求解器前、后處理前、后處理1建建立立三三維維幾幾何模型何模型輸輸出出Parametric Solid格格式文件式文件3傳遞計(jì)算結(jié)果傳遞計(jì)算結(jié)果2遞交計(jì)算文件遞交計(jì)算文件汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.2.1 車身建模的簡化原則車身建模的簡化原則 1)1)結(jié)構(gòu)簡化結(jié)構(gòu)簡化 2)2)結(jié)點(diǎn)的簡化結(jié)點(diǎn)的簡化 )單元類型的選取單元類型的選取 7.2 車身有限元模型的建立車身有限元模型的建立單單元元類類型型在在車車身上的身上的應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例質(zhì)質(zhì)量量單單元（元（MassMass）被省略部分的重量（如被省略部分的重量（如發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、行李、乘機(jī)、行李、乘員員等）等）梁（梁（BeamBeam）承受彎曲承受彎曲載載荷的荷的細(xì)長結(jié)細(xì)長結(jié)構(gòu)、如底板下橫梁、構(gòu)、如底板下橫梁、車車架梁等、點(diǎn)架梁等、點(diǎn)焊焊、復(fù)合材料板的加、復(fù)合材料板的加強(qiáng)強(qiáng)筋筋彈彈簧（簧（SpringSpring）模模擬懸擬懸架或架或發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐的機(jī)支撐的剛剛度特性度特性桿（桿（BarBar）承受拉伸承受拉伸載載荷的荷的細(xì)長結(jié)細(xì)長結(jié)構(gòu)，如某些限位構(gòu)，如某些限位約約束可束可簡簡化化為剛為剛性桿，性桿，車車骨架在拓?fù)涔羌茉谕負(fù)鋬?yōu)優(yōu)化化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等等殼殼單單元（元（ShellShell）車車身沖身沖壓壓件件體體單單元（元（SolidSolid）螺栓、螺栓、發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)等車身建模常用的有限單元類型車身建模常用的有限單元類型 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4)單元數(shù)量的控制單元數(shù)量的控制 5)連接方式的模擬連接方式的模擬 6)翻邊的處理翻邊的處理 7)載荷和約束的模擬載荷和約束的模擬 7.2 車身有限元模型的建立車身有限元模型的建立 總之，有限元計(jì)算模型必須具有足夠的準(zhǔn)確性，要能反映車身的總之，有限元計(jì)算模型必須具有足夠的準(zhǔn)確性，要能反映車身的實(shí)際結(jié)構(gòu)。既要考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)與所建模型的一致性，又要考慮支撐實(shí)際結(jié)構(gòu)。既要考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)與所建模型的一致性，又要考慮支撐情況和邊界約束條件的一致性，還要考慮載荷和實(shí)際情況的一致性。情況和邊界約束條件的一致性，還要考慮載荷和實(shí)際情況的一致性。同時(shí)，計(jì)算模型要具有良好的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，計(jì)算模型要具有良好的經(jīng)濟(jì)性。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.2.2 車身有限元分析難點(diǎn)及解決方法車身有限元分析難點(diǎn)及解決方法 為保證較高的計(jì)算精度，建立的車身有限元模型要能如實(shí)反映車為保證較高的計(jì)算精度，建立的車身有限元模型要能如實(shí)反映車身實(shí)際結(jié)構(gòu)的重要力學(xué)特性。有限元分析計(jì)算結(jié)果的可信度高低，身實(shí)際結(jié)構(gòu)的重要力學(xué)特性。有限元分析計(jì)算結(jié)果的可信度高低，直接受分析模型、載荷處理、約束條件等和實(shí)際工程結(jié)構(gòu)力學(xué)特性直接受分析模型、載荷處理、約束條件等和實(shí)際工程結(jié)構(gòu)力學(xué)特性符合程度的影響，若有失誤則會(huì)造成很大誤差，嚴(yán)重時(shí)將使計(jì)算、符合程度的影響，若有失誤則會(huì)造成很大誤差，嚴(yán)重時(shí)將使計(jì)算、分析失敗。分析失敗。在車身有限元分析中需注意以下幾個(gè)問題在車身有限元分析中需注意以下幾個(gè)問題：1）復(fù)雜曲面網(wǎng)格的劃分）復(fù)雜曲面網(wǎng)格的劃分 2）邊界條件的設(shè)定）邊界條件的設(shè)定 3）試驗(yàn)與分析結(jié)果的誤差分析）試驗(yàn)與分析結(jié)果的誤差分析 7.2 車身有限元模型的建立車身有限元模型的建立汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車結(jié)構(gòu)有限元分析的應(yīng)用主要涉及以下內(nèi)容汽車結(jié)構(gòu)有限元分析的應(yīng)用主要涉及以下內(nèi)容 ：（1 1）可靠性）可靠性:在汽車設(shè)計(jì)中對所有的結(jié)構(gòu)件、主要機(jī)械零部件的剛度、在汽車設(shè)計(jì)中對所有的結(jié)構(gòu)件、主要機(jī)械零部件的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及疲勞壽命進(jìn)行分析；強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及疲勞壽命進(jìn)行分析；（2 2）安全性：研究結(jié)構(gòu)耐撞性與乘員安全性等；）安全性：研究結(jié)構(gòu)耐撞性與乘員安全性等；（3 3）經(jīng)濟(jì)性：研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化及輕量化等；）經(jīng)濟(jì)性：研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化及輕量化等；（4 4）舒適性：進(jìn)行結(jié)構(gòu)噪聲振動(dòng)分析等。）舒適性：進(jìn)行結(jié)構(gòu)噪聲振動(dòng)分析等。7.3 有限元法在車身結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用有限元法在車身結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.3 有限元法在車身結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用有限元法在車身結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用有限元分析流程簡圖有限元分析流程簡圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)【案例分析案例分析】1.建立車身骨架幾何模型建立車身骨架幾何模型汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)通過“另存為”保存為中間格式，即igs文件。用ANSYS命令GUI:FileRead Input From.讀入該文件即可完成模型導(dǎo)入。2.2.幾何模型的導(dǎo)入幾何模型的導(dǎo)入汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)1）ANSYS提供了提供了3種網(wǎng)格劃分的方法，它們分別是種網(wǎng)格劃分的方法，它們分別是:自由網(wǎng)格劃分、自由網(wǎng)格劃分、對應(yīng)網(wǎng)格劃分、對應(yīng)網(wǎng)格及自由網(wǎng)格混合劃分。對應(yīng)網(wǎng)格劃分、對應(yīng)網(wǎng)格及自由網(wǎng)格混合劃分。2）為了進(jìn)行分區(qū)域處理，將建立組件，以方便單元截面的指定和）為了進(jìn)行分區(qū)域處理，將建立組件，以方便單元截面的指定和后面的加載后面的加載3.單元網(wǎng)格劃分單元網(wǎng)格劃分汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身骨架有限元模型車身骨架有限元模型信息：信息：691個(gè)點(diǎn)；個(gè)點(diǎn)；1153條線；條線；3963個(gè)節(jié)點(diǎn)；個(gè)節(jié)點(diǎn)；3616個(gè)個(gè)beam單元；單元；連接處采用節(jié)點(diǎn)耦合。連接處采用節(jié)點(diǎn)耦合。4.最終有限元模型最終有限元模型汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)【案例案例1】白車身的有限元建模白車身的有限元建模 白車身選用殼單元，以四邊形單元為主，且盡量采用矩形單元，網(wǎng)格盡量白車身選用殼單元，以四邊形單元為主，且盡量采用矩形單元，網(wǎng)格盡量均勻，在過渡區(qū)可以使用三角形單元。均勻，在過渡區(qū)可以使用三角形單元。車身有限元模型及車身部件有限元模型車身有限元模型及車身部件有限元模型 整車有限元模型整車有限元模型汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)Pro/E環(huán)境下的客車車身骨架幾何模型環(huán)境下的客車車身骨架幾何模型 ANSYS環(huán)境下的客車車身有限元模型環(huán)境下的客車車身有限元模型【案例案例2】客車車架的有限元建?？蛙囓嚰艿挠邢拊Ｆ囓嚿斫Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)邊界條件為邊界條件為:約束前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平動(dòng)自由度約束前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平動(dòng)自由度UX,UY,UZ，從而釋，從而釋放三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度放三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度ROTX,ROTY,ROTZ;約束后輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)約束后輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的垂直方向自由度的垂直方向自由度UZ釋放其它自由度。釋放其它自由度。右圖為水平彎曲工況邊右圖為水平彎曲工況邊界加載示意圖界加載示意圖7.3.2 有限元法在車身強(qiáng)度和剛度分析中的應(yīng)用有限元法在車身強(qiáng)度和剛度分析中的應(yīng)用【案例案例1】水平彎曲工況水平彎曲工況 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)主要載重質(zhì)量及加載方式主要載重質(zhì)量及加載方式加載界面加載界面汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)水平彎曲工況下客車最大變形水平彎曲工況下客車最大變形產(chǎn)生在車身后部，如圖所示，產(chǎn)生在車身后部，如圖所示，其最大變形量為其最大變形量為6.629 mm水平彎曲工況下的高應(yīng)力區(qū)，水平彎曲工況下的高應(yīng)力區(qū)，主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁上，主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁上，如圖所示，應(yīng)力值為如圖所示，應(yīng)力值為111MPa。水平彎曲工況結(jié)果分析水平彎曲工況結(jié)果分析汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)邊界條件為邊界條件為:約束左約束左(右右)前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平動(dòng)自由度前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平動(dòng)自由度UX,UY,UZ,釋放轉(zhuǎn)動(dòng)自由度釋放轉(zhuǎn)動(dòng)自由度ROTX,ROTY,ROTZ;釋放右釋放右(左左)（右為（右為Y正方向）前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的所有自由正方向）前輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的所有自由度度;約束后輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的垂直方向自由度約束后輪裝配位置處節(jié)點(diǎn)的垂直方向自由度UZ，釋放其它所有自由度，釋放其它所有自由度。右圖為極限扭轉(zhuǎn)右圖為極限扭轉(zhuǎn)工況邊界加載示工況邊界加載示意圖意圖【案例案例2】扭轉(zhuǎn)工況扭轉(zhuǎn)工況汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)工況結(jié)果分析扭轉(zhuǎn)工況結(jié)果分析扭轉(zhuǎn)工況下客車最大變形產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)工況下客車最大變形產(chǎn)生在頂棚與右前部，如圖所示，在頂棚與右前部，如圖所示，其最大變形量為其最大變形量為19.857 mm。扭轉(zhuǎn)工況下的高應(yīng)力區(qū)，主要分扭轉(zhuǎn)工況下的高應(yīng)力區(qū)，主要分布在車身前部與前懸縱梁交匯處，布在車身前部與前懸縱梁交匯處，如圖所示應(yīng)力值為如圖所示應(yīng)力值為139MPa。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎工況下客車最大變形產(chǎn)生在車轉(zhuǎn)彎工況下客車最大變形產(chǎn)生在車身后部，如圖所示，其最大變形量身后部，如圖所示，其最大變形量為為21.108 mm21.108 mm。轉(zhuǎn)彎工況下的高應(yīng)力區(qū)，主要分布在轉(zhuǎn)彎工況下的高應(yīng)力區(qū)，主要分布在后懸架部與左側(cè)梁連接處，如圖所示，后懸架部與左側(cè)梁連接處，如圖所示，應(yīng)力值為應(yīng)力值為122MPa122MPa。【案例案例3】緊急轉(zhuǎn)彎工況緊急轉(zhuǎn)彎工況汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)制動(dòng)工況下客車最大變形產(chǎn)制動(dòng)工況下客車最大變形產(chǎn)生在車身后部，如圖所示，生在車身后部，如圖所示，其最大變形量為其最大變形量為6.823 mm。如圖所示，車身骨架最大應(yīng)如圖所示，車身骨架最大應(yīng)力值為力值為121MPa.發(fā)生在后懸發(fā)生在后懸架大縱梁與垂直加強(qiáng)板連接架大縱梁與垂直加強(qiáng)板連接處處?！景咐咐?】緊急制動(dòng)工況緊急制動(dòng)工況汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.3.3 有限元方法在車身模態(tài)分析中的應(yīng)用有限元方法在車身模態(tài)分析中的應(yīng)用 模態(tài)分析主要用于確定設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性模態(tài)分析主要用于確定設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性(固有頻率和振型固有頻率和振型)。骨架作為客車車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其振動(dòng)特性的好壞對車身結(jié)構(gòu)骨架作為客車車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其振動(dòng)特性的好壞對車身結(jié)構(gòu)乃至整車性能都有非常重要的影響，必須對客車進(jìn)行模態(tài)分析。乃至整車性能都有非常重要的影響，必須對客車進(jìn)行模態(tài)分析。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)1階 振型圖2階 振型圖3階 振型圖4階 振型圖汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.3.4 有限元方法在汽車碰撞性分析中的應(yīng)用有限元方法在汽車碰撞性分析中的應(yīng)用 汽車碰撞模擬的模型汽車碰撞模擬的模型 模型種模型種類類主要用途主要用途模模擬擬方法方法模模擬擬汽汽車車事故的模型事故的模型模模擬結(jié)擬結(jié)構(gòu)大構(gòu)大變變形的模型形的模型模模擬擬人體整體人體整體動(dòng)動(dòng)力性響力性響應(yīng)應(yīng)的模的模型型模模擬擬人體局部人體局部結(jié)結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)構(gòu)的生物力學(xué)模型模型碰撞中汽碰撞中汽車車的運(yùn)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)分析分析汽汽車車碰撞中碰撞中車車身身結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)的剛剛度、度、強(qiáng)強(qiáng)度、度、變變形分析形分析法法規(guī)規(guī)中中規(guī)規(guī)定的人體定的人體傷傷害指害指標(biāo)標(biāo)的的確定確定剛剛體分析方法體分析方法離散參數(shù)分析方法，有離散參數(shù)分析方法，有限元分析方法，多限元分析方法，多剛剛體分析方法體分析方法有限元分析方法有限元分析方法汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)【案例案例】汽車碰撞模擬分析汽車碰撞模擬分析 車身車身CAD圖圖 碰撞后的應(yīng)力圖碰撞后的應(yīng)力圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身車身CAD圖及碰撞后的應(yīng)變圖圖及碰撞后的應(yīng)變圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身車身CAD圖及碰撞后的圖及碰撞后的Von Mises圖圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)7.3.5 有限元方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應(yīng)用有限元方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應(yīng)用 車身優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖車身優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析應(yīng)考慮的主要方面：車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析應(yīng)考慮的主要方面：1.設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量（自變量）：可以是構(gòu)件長度、截面尺寸、形狀、某些點(diǎn)的坐（自變量）：可以是構(gòu)件長度、截面尺寸、形狀、某些點(diǎn)的坐標(biāo)值等幾何量，也可以是重量、慣性矩、力或力矩等物理量，還可以是應(yīng)標(biāo)值等幾何量，也可以是重量、慣性矩、力或力矩等物理量，還可以是應(yīng)力、變形、固有頻率、效率等代表工作性能的導(dǎo)出量。力、變形、固有頻率、效率等代表工作性能的導(dǎo)出量。2.約束條件約束條件：一個(gè)可行性設(shè)計(jì)必須滿足某些設(shè)計(jì)限制條件，這些限制條件：一個(gè)可行性設(shè)計(jì)必須滿足某些設(shè)計(jì)限制條件，這些限制條件稱作約束條件稱作約束條件。約束又可按其數(shù)學(xué)表達(dá)形式分成等式約束和不等式約束兩。約束又可按其數(shù)學(xué)表達(dá)形式分成等式約束和不等式約束兩種類型，等式約束就是要求表達(dá)式的值為常數(shù)，而不等式約束就是要求表種類型，等式約束就是要求表達(dá)式的值為常數(shù)，而不等式約束就是要求表達(dá)式的值或者大于或者小于某常數(shù)。達(dá)式的值或者大于或者小于某常數(shù)。3.目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)：是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，即要盡量減小的數(shù)值。用它可以評價(jià)設(shè)：是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，即要盡量減小的數(shù)值。用它可以評價(jià)設(shè)計(jì)方案的好壞，所以它又被稱作評價(jià)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)可以是結(jié)構(gòu)重量、體計(jì)方案的好壞，所以它又被稱作評價(jià)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)可以是結(jié)構(gòu)重量、體積、功耗、成本或其它性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。積、功耗、成本或其它性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 以以提提高高整整車車剛剛度度、降降低低車車身身骨骨架架自自重重為為主主要要目目標(biāo)標(biāo)，進(jìn)進(jìn)行行優(yōu)優(yōu)化化分分析，是汽車概念設(shè)計(jì)階段的重要內(nèi)容。析，是汽車概念設(shè)計(jì)階段的重要內(nèi)容。1.采用采用ANSYS軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的基本過程軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的基本過程 ANSYSANSYS的的優(yōu)優(yōu)化化技技術(shù)術(shù)是是建建立立在在有有限限元元分分析析基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)之之前前，首首先先要要完完成成該該參參數(shù)數(shù)化化模模型型的的有有限限元元分分析析，包包括括前前處處理理、求求解解和和后后處處理理。并并將將該該分分析析過過程程作作為為一一個(gè)個(gè)分分析析文文件件保保存存，以以便便于于優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過過程程的再次利用。的再次利用。7.4 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) （1 1）ANSYSANSYS優(yōu)化方法優(yōu)化方法 1 1）零零階階方方法法：為為直直接接法法，通通過過調(diào)調(diào)整整設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量的的值值，采采用用曲曲線線擬擬合合的的方方法法去去逼逼近近狀狀態(tài)態(tài)變變量量和和目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)，可可以以很很有有效效地地處處理理大大多多數(shù)的工程問題。數(shù)的工程問題。2 2）一一階階方方法法：為為間間接接法法，是是基基于于目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)對對設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量的的敏敏感感程程度度的的方方法法。在在每每次次迭迭代代中中，計(jì)計(jì)算算梯梯度度確確定定搜搜索索方方向向。由由于于該該方方法法在在每每次次迭迭代代中中要要產(chǎn)產(chǎn)生生一一系系列列的的子子迭迭代代，所所占占用用的的時(shí)時(shí)間間較較多多，但計(jì)算精度較高，適合于精確的優(yōu)化分析。但計(jì)算精度較高，適合于精確的優(yōu)化分析。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) （2 2）ANSYSANSYS優(yōu)化過程優(yōu)化過程 ANSYSANSYS程程序序提提供供了了一一系系列列的的分分析析評評估估修修正正的的循循環(huán)環(huán)過過程程，即即對對初初始始設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)進(jìn)進(jìn)行行分分析析，針針對對設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求對對分分析析結(jié)結(jié)果果進(jìn)進(jìn)行行評評估估，然然后后修修正正設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。這這一一循循環(huán)環(huán)過過程程重重復(fù)復(fù)進(jìn)進(jìn)行行直直到到所所有有設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求都都滿滿足足要要求為止。求為止。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)ANSYSANSYS軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化方式方式：批處理方式批處理方式APDLAPDL語言語言 GUIGUI交互方式交互方式一般用戶一般用戶 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 以以GUIGUI優(yōu)化方式為例，優(yōu)化方式為例，進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)器進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)器OPTOPT，執(zhí)行優(yōu)化分析過程，執(zhí)行優(yōu)化分析過程：首首先先指指定定分分析析文文件件；聲聲明明優(yōu)優(yōu)化化變變量量，包包括括設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量、狀狀態(tài)態(tài)變變量量和和目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)；選選擇擇優(yōu)優(yōu)化化工工具具或或優(yōu)優(yōu)化化方方法法；進(jìn)進(jìn)行行優(yōu)優(yōu)化化分分析析；查查看看優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)序列結(jié)果計(jì)序列結(jié)果；最后；最后檢驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化序列。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化序列。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)ANSYSANSYS優(yōu)優(yōu)化化結(jié)結(jié)果果數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫文文件件Jobname.optJobname.opt中中記記錄錄有有當(dāng)當(dāng)前前的的優(yōu)優(yōu)化化環(huán)環(huán)境境，包括優(yōu)化變量定義參數(shù)、所有優(yōu)化設(shè)置和設(shè)計(jì)序列集合。包括優(yōu)化變量定義參數(shù)、所有優(yōu)化設(shè)置和設(shè)計(jì)序列集合。在在優(yōu)優(yōu)化化結(jié)結(jié)果果序序列列中中，完完全全滿滿足足狀狀態(tài)態(tài)變變量量規(guī)規(guī)定定約約束束條條件件的的結(jié)結(jié)果果序序列列為為可可行行的的優(yōu)優(yōu)化化序序列列，可可行行的的優(yōu)優(yōu)化化結(jié)結(jié)果果序序列列中中包包含含一一個(gè)個(gè)最最優(yōu)優(yōu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)序序列列。在在優(yōu)優(yōu)化化結(jié)結(jié)果果序序列列中中并并不不一一定定所所有有的的結(jié)結(jié)果果序序列列完完全全滿滿足足狀狀態(tài)態(tài)變變量量規(guī)規(guī)定定的的約約束束條條件件，這這些些不不滿滿足足優(yōu)優(yōu)化化約約束束條條件件的的優(yōu)優(yōu)化化序序列列稱稱為為不不可可行行的的優(yōu)優(yōu)化結(jié)果序列?；Y(jié)果序列。（3）ANSYS優(yōu)化結(jié)果分析優(yōu)化結(jié)果分析汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)2.ANSYS中的優(yōu)化方法原理中的優(yōu)化方法原理ANSYSANSYS程序優(yōu)化工具包括：程序優(yōu)化工具包括：單步運(yùn)行法（單步運(yùn)行法（Single RunSingle Run）隨機(jī)搜索法（隨機(jī)搜索法（Random DesignRandom Design）乘子法（乘子法（FractorialFractorial）最優(yōu)梯度法（最優(yōu)梯度法（GradientGradient）掃描法（掃描法（DV SweepsDV Sweeps）子問題法（子問題法（Sub-ProblemSub-Problem）一階優(yōu)化（一階優(yōu)化（First-OrderFirst-Order）用戶優(yōu)化算法（用戶優(yōu)化算法（User OptimizerUser Optimizer）汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)單單步步運(yùn)運(yùn)行行法法（Single Single RunRun）每每執(zhí)執(zhí)行行一一次次循循環(huán)環(huán)，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)一一次次優(yōu)優(yōu)化化循循環(huán)環(huán)，并并求求出出一一個(gè)個(gè)FEAFEA解解。通通過過一一系系列列的的單單次次循循環(huán)環(huán)，每每次次求求解解前前設(shè)設(shè)定定不不同同的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量，研研究究目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)與與設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量的的變變化化關(guān)關(guān)系系。該該方方法法往往往往為為其其它它優(yōu)優(yōu)化化方方法法或或工工具具提提供供一一個(gè)個(gè)初初始始優(yōu)優(yōu)化化序序列列，如如掃描方法或子問題方法等。掃描方法或子問題方法等。ANSYS程序程序常用優(yōu)化工具：常用優(yōu)化工具：汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)隨隨機(jī)機(jī)搜搜索索法法（Random Random DesignDesign）：需需要要進(jìn)進(jìn)行行多多次次循循環(huán)環(huán)，每每次次循循環(huán)環(huán)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量隨隨機(jī)機(jī)變變化化。用用戶戶可可以以指指定定最最大大循循環(huán)環(huán)次次數(shù)數(shù)和和期期望望合合理理解解的的數(shù)數(shù)目目。本本工工具具主主要要用用來來研研究究整整個(gè)個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)空空間間，并并為為以以后后的的優(yōu)優(yōu)化化分分析析提提供供初初始始解解。該該方方法法也也可可以以用用來來完完成成一一些些小小的的優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)，例例如如可可以以做做一一系系列列的的隨隨機(jī)機(jī)搜搜索索，然然后后通通過過查查看看結(jié)結(jié)果果來來判判斷斷當(dāng)前設(shè)計(jì)空間是否合理。當(dāng)前設(shè)計(jì)空間是否合理。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)一一階階優(yōu)優(yōu)化化（First-OrderFirst-Order）：使使用用因因變變量量對對設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量的的偏偏導(dǎo)導(dǎo)數(shù)數(shù)，在在每每次次迭迭代代中中，計(jì)計(jì)算算梯梯度度確確定定搜搜索索方方向向，并并用用線線搜搜索索法法對對無無約約束束問問題題進(jìn)進(jìn)行行最最小小化化。因因此此，每每次次迭迭代代都都由由一一系系列列子子迭迭代代組組成成。采采用用該該方方法法需需要要指指定定最最大大迭迭代代次次數(shù)數(shù)（NITRNITR）、線線搜搜索索步步長長范范圍圍（SIZESIZE）以以及及設(shè)設(shè)計(jì)變量變化程度的正偏差（計(jì)變量變化程度的正偏差（DELTADELTA）。）。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)ANSYSANSYS程序優(yōu)化工具程序優(yōu)化工具：子問題法（子問題法（Sub-Problem）的界面的界面汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)列出設(shè)計(jì)參數(shù)集合列出設(shè)計(jì)參數(shù)集合查看要求的設(shè)計(jì)參數(shù)值或范圍。查看要求的設(shè)計(jì)參數(shù)值或范圍。可以選擇只列出優(yōu)化參數(shù)或列出全部參數(shù)。可以選擇只列出優(yōu)化參數(shù)或列出全部參數(shù)。用用 OPLIST OPLIST 命令命令，或或 Design Opt -Design Sets-List Design Opt -Design Sets-List汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)3.有限元方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應(yīng)用有限元方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應(yīng)用 有有限限元元分分析析結(jié)結(jié)果果僅僅給給出出指指定定的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)是是否否滿滿足足設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目標(biāo)標(biāo)，而而在在實(shí)實(shí)際際汽汽車車設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中，零零部部件件、車車身身、車車架架等等總總成成的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)往往往往存存在在多多個(gè)個(gè)可可供供選選擇擇的的方方案案，優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)分析分析是在滿足約束的前提下產(chǎn)生最佳設(shè)計(jì)的可能性。是在滿足約束的前提下產(chǎn)生最佳設(shè)計(jì)的可能性。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析應(yīng)考慮的主要方面：車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析應(yīng)考慮的主要方面：1 1）設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量：可可以以是是構(gòu)構(gòu)件件長長度度、截截面面尺尺寸寸、形形狀狀等等幾幾何何量量，也也可可以以是是重重量量、慣慣性性矩矩、力力或或力力矩矩等等物物理理量量，還還可可以以是是應(yīng)應(yīng)力力、變變形形、固固有有頻頻率率等等代代表表工工作作性能的導(dǎo)出量。性能的導(dǎo)出量。2 2）約約束束條條件件：一一個(gè)個(gè)可可行行性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)必必須須滿滿足足某某些些設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)限限制制條條件件，這這些些限限制制條條件件稱稱作作約約束束條條件件。約約束束又又可可按按其其數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)表表達(dá)達(dá)形形式式分分成成等等式式約約束束和和不不等等式式約約束束兩兩種類型。種類型。3 3）目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)：是是設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)變變量量的的函函數(shù)數(shù)，即即要要盡盡量量減減小小的的數(shù)數(shù)值值。用用它它可可以以評評價(jià)價(jià)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案的的好好壞壞。目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)可可以以是是結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)重重量量、體體積積、功功耗耗、成成本本或或其其它它性性能能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)整車有限元優(yōu)化流程圖整車有限元優(yōu)化流程圖 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖車身優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例 本例以有限元分析為基礎(chǔ)，只考慮在扭轉(zhuǎn)工況下進(jìn)行截面尺寸的優(yōu)本例以有限元分析為基礎(chǔ)，只考慮在扭轉(zhuǎn)工況下進(jìn)行截面尺寸的優(yōu)化問題，選用截面空間尺寸為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，有限元模型包括駕駛室化問題，選用截面空間尺寸為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，有限元模型包括駕駛室白車身、支架系統(tǒng)、車門和內(nèi)飾。其中，駕駛室白車身有限元等均為白車身、支架系統(tǒng)、車門和內(nèi)飾。其中，駕駛室白車身有限元等均為薄壁結(jié)構(gòu)，劃分為薄壁結(jié)構(gòu)，劃分為4結(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)或3結(jié)點(diǎn)殼單元；前下橫梁劃分為梁單元；連結(jié)點(diǎn)殼單元；前下橫梁劃分為梁單元；連接支座采用接支座采用4結(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)或3結(jié)點(diǎn)殼單元模擬；分總成內(nèi)部和各分總成之間使結(jié)點(diǎn)殼單元模擬；分總成內(nèi)部和各分總成之間使用的連接單元為用的連接單元為CWELD單元和單元和BEAM單元。單元。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例頂壓分析模型及分析結(jié)果如圖：頂壓分析模型及分析結(jié)果如圖：汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例根據(jù)列表中所得的設(shè)計(jì)變量根據(jù)列表中所得的設(shè)計(jì)變量ID號，得到對頂壓、后壓、前壓三種工況號，得到對頂壓、后壓、前壓三種工況靈敏度系數(shù)較大的部件：靈敏度系數(shù)較大的部件：汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例由教材表由教材表7.3可知，對汽車部件厚度做了不同程度的修改：可知，對汽車部件厚度做了不同程度的修改：汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例 根據(jù)靈敏度系數(shù)進(jìn)行修改后的結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算結(jié)果如課本表根據(jù)靈敏度系數(shù)進(jìn)行修改后的結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算結(jié)果如課本表7-4所示。所示。經(jīng)過輕量化分析之后，駕駛室實(shí)現(xiàn)了減輕自重的目的，駕駛室質(zhì)量由經(jīng)過輕量化分析之后，駕駛室實(shí)現(xiàn)了減輕自重的目的，駕駛室質(zhì)量由507.4Kg降低至降低至486.4Kg，減重，減重4.1。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例根據(jù)靈敏度系數(shù)進(jìn)行修改后的結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算結(jié)果根據(jù)靈敏度系數(shù)進(jìn)行修改后的結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算結(jié)果汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.基于基于ANSYSANSYS的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的車身有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例 通過對駕駛室三種工況下的靈敏度分析，找到對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大的通過對駕駛室三種工況下的靈敏度分析，找到對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大的部件，分析結(jié)果表明駕駛室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所提高，而且輕量化之后，部件，分析結(jié)果表明駕駛室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所提高，而且輕量化之后，乘員的生存空間也有小幅增加。由此可知，駕駛室經(jīng)過輕量化分析之乘員的生存空間也有小幅增加。由此可知，駕駛室經(jīng)過輕量化分析之后，新結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕了后，新結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕了21Kg，減重比例為，減重比例為4.1?？紤]到改變材料強(qiáng)?？紤]到改變材料強(qiáng)度之后會(huì)帶來一系列的生產(chǎn)問題，比如成本、模具等，此分析并未對度之后會(huì)帶來一系列的生產(chǎn)問題，比如成本、模具等，此分析并未對駕駛室部件的材料強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化分析。駕駛室部件的材料強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化分析。汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第第7 7章章 車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)有限元建模分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)與練習(xí)題復(fù)習(xí)與練習(xí)題一、簡答題一、簡答題1簡述有限元計(jì)算中汽車的受力分析與載荷的處理原則。簡述有限元計(jì)算中汽車的受力分析與載荷的處理原則。2舉例說明汽車結(jié)構(gòu)有限元簡化原則。舉例說明汽車結(jié)構(gòu)有限元簡化原則。3簡述應(yīng)用有限元對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)的載荷處理原則。簡述應(yīng)用有限元對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)的載荷處理原則。4簡述如何應(yīng)用有限元方法分析車身強(qiáng)度。簡述如何應(yīng)用有限元方法分析車身強(qiáng)度。二、思考題二、思考題查閱資料，說明不同類型的結(jié)構(gòu)單元網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。查閱資料，說明不同類型的結(jié)構(gòu)單元網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。三、討論題三、討論題以有限元方法分析汽車車架模態(tài)為例，簡要說明其分析過程。以有限元方法分析汽車車架模態(tài)為例，簡要說明其分析過程。