基于MxSim的車輛結(jié)構(gòu)有限元分析

第 1 章 緒論 …………………………………………………………………………………… 001
1.1 數(shù)值分析方法 ……………………………………………………………………………… 001
1.2 有限元法概述 ……………………………………………………………………………… 003
1.2.1 有限元法的誕生及發(fā)展 ………………………………………………………………… 003
1.2.2 有限元法的基本思想 …………………………………………………………………… 004
1.2.3 有限元法的應(yīng)用及發(fā)展趨勢 …………………………………………………………… 004
1.3 CAE 商業(yè)軟件的發(fā)展 ……………………………………………………………………… 005
1.4 汽車 CAE 技術(shù)發(fā)展概述 …………………………………………………………………… 007

第 2 章 CAE 分析基礎(chǔ)…………………………………………………………………… …… 009
2.1 有限元分析基礎(chǔ) …………………………………………………………………………… 010
2.1.1 彈性力學(xué)的基本方程和變分原理 ……………………………………………………… 010
2.1.2 彈性力學(xué)平面問題的有限元格式 ……………………………………………………… 018
2.1.3 單元剛度矩陣 …………………………………………………………………………… 024
2.1.4 隱式求解與顯式求解 …………………………………………………………………… 026
2.2 CAE 分析 …………………………………………………………………………………… 026
2.2.1 CAE 分析的要點和特點 ………………………………………………………………… 026
2.2.2 CAE 分析的計算精度 …………………………………………………………………… 027
2.2.3 CAE 分析的計算效率 …………………………………………………………………… 029
2.3 MxSim 分析軟件簡介 ……………………………………………………………………… 030
2.3.1 MxSim.Mechanical 隱式求解器簡介 …………………………………………………… 030
2.3.2 MxSim.Dyna 顯式求解器簡介 ………………………………………………………… 031
2.3.3 MxSim 用戶界面簡介 …………………………………………………………………… 031

第 3 章 基于 MxSim 的車輛結(jié)構(gòu) CAE 分析 ……………………………………………… 038
3.1 概述 ………………………………………………………………………………………… 039
3.2 幾何建模與簡化 …………………………………………………………………………… 039
3.2.1 降維處理 ………………………………………………………………………………… 039
3.2.2 細節(jié)簡化與幾何形狀的近似 …………………………………………………………… 040
3.2.3 結(jié)構(gòu)對稱性的利用 ……………………………………………………………………… 040
3.2.4 MxSim 建模 ……………………………………………………………………………… 041
3.3 網(wǎng)格剖分 …………………………………………………………………………………… 044
3.3.1 常見的網(wǎng)格種類 ………………………………………………………………………… 045
3.3.2 網(wǎng)格剖分原則 …………………………………………………………………………… 046
3.3.3 選擇網(wǎng)格類型 …………………………………………………………………………… 048
3.3.4 特殊結(jié)構(gòu)處理 …………………………………………………………………………… 049
3.3.5 MxSim 中的網(wǎng)格剖分 …………………………………………………………………… 050
3.4 材料 ………………………………………………………………………………………… 052
3.4.1 常用的材料模型 ………………………………………………………………………… 052
3.4.2 其他材料模型 …………………………………………………………………………… 054
3.5 分析工況定義 ……………………………………………………………………………… 064
3.5.1 線性工況和非線性工況 ………………………………………………………………… 065
3.5.2 靜力學(xué)問題和動力學(xué)問題 ……………………………………………………………… 065
3.5.3 顯式分析和隱式分析 …………………………………………………………………… 065
3.5.4 MxSim 中的分析工況 …………………………………………………………………… 066
3.6 連接 ………………………………………………………………………………………… 074
3.7 接觸 ………………………………………………………………………………………… 074
3.8 邊界條件與載荷 …………………………………………………………………………… 075
3.8.1 位移約束條件 …………………………………………………………………………… 075
3.8.2 載荷類型 ………………………………………………………………………………… 077
3.9 拓撲優(yōu)化 …………………………………………………………………………………… 081
3.10 疲勞分析 …………………………………………………………………………………… 083
3.11 計算求解 …………………………………………………………………………………… 084
3.11.1 輸出設(shè)置 ……………………………………………………………………………… 084
3.11.2 計算任務(wù) ……………………………………………………………………………… 084
3.12 后處理 ……………………………………………………………………………………… 085
3.12.1 云圖窗口 ……………………………………………………………………………… 086
3.12.2 動態(tài)效果查看 ………………………………………………………………………… 089
3.12.3 時程曲線查看 ………………………………………………………………………… 089

第 4 章 車輛結(jié)構(gòu)靜力分析 ………………………………………………………………… … 092
4.1 靜力分析概述 ……………………………………………………………………………… 093
4.2 實例分析—工字梁結(jié)構(gòu)靜力分析 ……………………………………………………… 094
4.2.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 094
4.2.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 094
4.3 實例分析—某汽車前橋轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)靜力分析 ……………………………………… 105
4.3.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 105
4.3.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 105
4.4 實例分析—某汽車白車身的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析 …………………………………… 114
4.4.1 實例描述 ……………………………………………………………………………… … 114
4.4.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 115

第 5 章 車輛結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 ……………………………………………………………… … … 120
5.1 模態(tài)分析概述 ……………………………………………………………………………… 121
5.2 實例分析—托架焊接組件的模態(tài)分析 ………………………………………………… 123
5.2.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 123
5.2.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 123
5.3 實例分析—某汽車白車身的自由模態(tài)分析 …………………………………………… 132
5.3.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 132
5.3.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 132
5.4 實例分析—某新能源汽車電池包箱體約束模態(tài)分析 ………………………………… 138
5.4.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 138
5.4.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 139

第 6 章 車輛結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析 …………………………………………………………………… 145
6.1 瞬態(tài)分析概述 ……………………………………………………………………………… 146
6.2 實例分析—某新能源汽車電池包瞬態(tài)振動分析 ……………………………………… 146
6.2.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 146
6.2.2 分析步驟 ………………………………………………………………………………… 146
6.3 實例分析—某汽車主軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析 …………………………………………… 155
6.3.1 實例描述 ………………………………………………………………………………… 155
6.3.2 分析步驟 ……………………………………………………