有限元分析方法作为汽车数字化设计的一项核心技术,不仅可以带来产品竞争力的提升,而且也为企业的自主创新带来了新的契机。随着以有限元法为代表的CAE技术越来越快地融入汽车整个设计流程,各企业在产品设计流程中明确规定了分析环节,规定没有分析的设计不能进入到下一个技术环节,从而真正做到基于分析的设计,实现产品设计的创新。目前有限元法正向着流程化、标准化、规模化、集成化方向发展,分析功能日益全面,应用范围不断扩大。
图书本身需要不断更新,以反映本领域的发展状况,适应汽车工程创新人才培养的教学需求。以有限元技术为代表的现代设计理论与方法已经对产品研发产生了巨大的影响,为了使读者能够学好、用好这一技术,本书比较系统地介绍了有限元基础理论,重点突出在单元分析与有限元法的实现过程上。本书以汽车结构为研究对象,系统阐述了汽车结构有限元分析流程、分析内容与分析实例,重点突出在结构建模方面。本书给出了汽车结构分析指南,为分析设计提供了思路和方法,指出了分析中应注意的问题,强调理论学习、程序运用与工程实践应紧密结合。
本书编写的指导思想与追求的目标是:力求既包含理论知识又具有工程指导意义;既可作为教材,又可作为设计分析的参考书。但是有限元分析的内容十分广泛,本书仍然在许多方面没有论述到,而只重点讨论了结构方面的问题。有限元法具有严密的力学理论基础和可靠的工程应用背景,已经形成了庞大的理论与应用体系,各种著作、教材、文章以及程序难以计数。为了尽量保证本书的系统完整及知识覆盖面,本书参考了大量文献资料,吸收了许多研究成果,有些资料直接索引自网络,在此对这些作者表示衷心感谢,参考文献可能会有所遗漏,在此也表示诚挚的歉意。
如何由传统的依赖于经验设计的简化分析方法过渡到以有限元分析为基础的优化方法,如何做好有限元分析,如何实现产品技术创新。回答这些问题首先要从观念上解决是先做还是先算的理念。有限元分析入门容易,学精很难,而准确分析并指导设计则更需要掌握一定的理论基础与实践经验。学好有限元分析,一半在理论,另一半在实践。建议有限元分析人员要掌握力学分析及有限元法的基本理论,结合所学专业,在利用程序进行分析计算时,要勤于思考、善于思考,对分析的每个环节、对处理的每个数据仔细核对,认真负责。通过本书的学习,可以了解有限元理论,掌握有限元方法。尤其是针对汽车结构,可以了解分析流程、知晓分析对象、掌握建模方法、学习分析准则,使我们在理念上、技术上做好迎接未来分析设计工作挑战的充分准备!
全书共分9章,第1章是有限元法概述,介绍了汽车结构有限元分析的内容和流程;第2章介绍了有限元分析的基础理论;第3~7章全面介绍了有限元法,包括平面问题、单元类型、非线性及动力学问题,详细说明了有限元法的建模与分析过程;第8章与第9章则围绕汽车结构分析各个方面的问题,如分析方案制定、结构简化原则、结构建模方法、结构设计准则、结构分析指南、结构分析实例等,向读者提供汽车结构有限元分析的全面解决方案及一些具有实用参考价值的思路。
汽车结构有限元分析前言考虑到不同层次的读者需求,以及教学时数的限制,教学内容可以结合有限元软件的使用,对相关章节作适当取舍,其余内容可以自行学习。
本书第3章、第7章、9.8节由张代胜教授编写,其余章节由谭继锦执笔,全书由谭继锦统稿,陈朝阳教授认真审阅了全文。编写过程中得到许多同事及历届研究生的帮助,在此谨向他们表示衷心的感谢。限于作者水平,本书肯定存在不足和需要进一步改进之处,竭诚希望广大读者批评指正。
编 者2009年10月于合肥