汽车结构的耐久性理论与实践

图书标准信息

• 作者 黄力平、陈嘉全 著
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2020-07
• 版次 1
• ISBN 9787111646679
• 定价 139.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 520页
• 字数 797千字

【内容简介】

本书全面系统地介绍了现代汽车设计中汽车结构耐久性能的设计要求、相关分析的基础理论和方法,以及汽车主要系统的结构耐久分析。本书分为两部分。第1章至第8章为上篇，主要介绍汽车结构耐久性能的主要失效问题、相关问题的力学理论和分析方法。第1章概述汽车结构耐久的各种失效和主要设计要求。第2章讨论金属材料和结构的力学性能。第3章讨论汽车结构耐久仿真分析的多体动力学方法和有限元方法。第4章和第5章分别讲述汽车结构疲劳分析所需要的长期载荷下结构位移和应力的计算方法，着重介绍应力的模态分析理论。第6章叙述各种汽车结构相关的疲劳分析方法，包括汽车金属构件、焊点、焊缝、热疲劳的分析方法。第7章介绍金属零件接触表面的磨损，着重介绍零件表面接触应力计算和接触疲劳分析的方法。第8章讲述结构屈曲（稳定性）的基础理论。第9章至第15章为下篇，介绍汽车主要系统的结构耐久分析，包括汽车结构耐久的主要载荷的计算、底盘、车身、发动机和传动系统的结构耐久分析以及试验验证。 
读者可以通过本书，全面了解当前汽车结构耐久设计与分析的主要内容、相关的基础理论，以及汽车主要系统的结构耐久分析方法，了解汽车结构耐久的主要失效问题和机理，以及相应的分析方法，并能在汽车结构的实际设计中加以应用。 
本书适合整车企业、汽车零部件企业、第三方检验机构的工程人员和高校汽车专业师生阅读参考。

【作者简介】

黄力平 

1982年获得北京工业大学工学学士学位，1984年获得清华大学工学硕士学位，1994年获得美国加州理工学院应用力学博士学位。曾在北京航空航天大学任教。1994年就职于美国福特汽车公司。2009年加盟美国特斯拉汽车公司。2014年、2017年先后任职于北京汽车股份有限公司和吉利汽车有限公司。长期从事汽车结构耐久性的分析与研究。早期曾研究汽车结构的动态疲劳仿真、解决了动态疲劳分析受计算机制约的问题，开发了福特汽车公司长期使用的汽车结构疲劳分析的专用计算机软件，推动了福特汽车公司在汽车的研发中广泛应用动态疲劳分析的方法。1997年获SAE颁发的享利?福特二世汽车工程杰出奖。

【目录】

序 

前言 

上篇汽车结构耐久性能的基础理论和分析方法 

第1章汽车结构的耐久性能概述3 

11汽车设计中的结构耐久性能要求3 

111汽车的耐久性能及其设计目标3 

112汽车结构的耐久性能要求4 

12汽车结构在正常使用情况下的主要失效5 

121汽车在正常使用下的主要失效5 

122结构的过度变形8 

123零件的屈曲9 

124零件的断裂10 

125零件的磨损 12 

126零件的腐蚀12 

127老化13 

128本书范畴13 

13汽车结构耐久性能的设计要求14 

131汽车产品耐久性能的总要求14 

132汽车在静态下的结构耐久要求15 

133汽车在运输状态下的结构耐久要求16 

134汽车在行驶状态下的结构耐久要求16 

135汽车在维修状态下的结构耐久要求16 

14汽车结构的设计、分析与验证16 

141汽车结构设计的过程16 

142汽车设计中的工程分析17 

143汽车结构设计的验证18 

144汽车结构分析中的计算机辅助工程19 

第2章金属材料和结构的基本力学性能21 

21金属材料的失效形式和力学性能21 

211金属材料的失效形式21 

212金属材料的力学性能21 

22无缺陷材料的静态力学性能22 

221常温下材料单向静态拉伸时的力学行为22 

222材料的变形24 

223温度对材料力学性能的影响25 

224常温下材料单向动态拉伸时的力学性能27 

225多向复合应力状态下的材料强度理论27 

23有缺陷材料的静态力学性能29 

231材料的断裂韧度和单向裂纹问题30 

232材料的裂纹对结构强度的影响31 

233复合型裂纹问题32 

24材料在交变载荷下的力学性能33 

241无缺陷材料的疲劳强度33 

242有缺陷材料的疲劳问题35 

25结构的力学性能36 

251结构的刚度36 

252结构的强度38 

253结构的振动特性39 

254结构的稳定性40 

26汽车结构耐久性能的力学要素40 

参考文献42 

第3章汽车结构耐久性能的计算机仿真分析43 

31多体系统动力学43 

311多体系统43 

312汽车多体动力学模型46 

313多刚体系统动力学方程47 

314柔性多体动力学49 

32有限元方法的基本原理 50 

321汽车结构的有限元描述50 

322弹性力学问题的有限元方法52 

33非线性问题的有限元方法58 

331材料非线性问题的有限元分析59 

332几何非线性问题的有限元分析63 

333接触问题的有限元分析65 

34动力学问题的有限元方法67 

341线性动力学问题68 

342非线性动力学问题69 

343非线性有限元的计算方法72 

344虚拟试车场73 

35热力学分析的基本原理86 

351热传导方程86 

352热传导方程的有限元方法解法87 

353热应变90 

354热应力91 

36发动机相关性能仿真分析的简介 91 

37汽车结构耐久的计算机仿真分析93 

参考文献97 

第4章长期载荷下结构位移的计算方法98 

41结构的静态位移99 

42结构的动态位移100 

421直接积分法100 

422模态分析法100 

43结构对支座运动的响应105 

431结构对单一支座同向平动运动的响应107 

432结构对单一支座多向运动的响应108 

433结构对多支座运动的响应109 

参考文献110 

第5章长期载荷下结构应力的计算方法111 

51平面应力的基本公式111 

52静态应力的计算113 

521直接计算法114 

522静态模态应力叠加法115 

53准静态应力的计算（惯性释放分析法）123 

54动态应力的计算（应力模态分析理论）125 

541模态应力126 

542强迫振动的瞬态应力响应解 130 

543应力频率响应函数133 

544共振时的应力134 

545振动系统位移和应力响应的比较140 

546模态截断的影响141 

547模态截断后的剩余模态143 

548动力学响应计算中的静态响应149 

549汽车综合耐久试验仿真中的应力计算与分析151 

参考文献164 

第6章结构疲劳寿命的基础理论和计算方法165 

61疲劳失效的概念165 

62应力-寿命法166 

621 应力-寿命曲线166 

622应力-寿命的近似公式169 

623平均应力对寿命的影响171 

624其他影响疲劳寿命的因素175 

625变幅应力下的疲劳寿命计算176 

626多向应力下的疲劳寿命计算179 

63应变-寿命法181 

631应力-应变关系181 

632应变-寿命曲线184 

633平均应力对疲劳寿命的影响185 

634不规则应力下的应力循环187 

635多向应力下的疲劳寿命计算190 

636塑性应力和应变的近似计算190 

637应变-寿命法的实际应用191 

64组合事件的应变疲劳寿命计算方法194 

641临界平面的确定195 

642平均应力修正197 

643组合事件的疲劳寿命计算197 

65频域振动疲劳寿命的理论201 

651时域响应和频域响应201 

652应力功率谱密度201 

653频域疲劳寿命计算202 

654应力响应功率谱密度的计算203 

655频域方法的局限性204 

66裂纹扩展205 

67焊缝的疲劳分析207 

671名义应力法208 

672热点应力法209 

673结构应力法 209 

674缺口应力法216 

68焊点的疲劳分析217 

681焊点的一般特性217 

682Rupp-Storzel-Grubisic方法219 

683Kang-Dong-Hong方法221 

684Swellam方法223 

69热疲劳的分析224 

691应力-应变关系225 

692基于温度－时间参数的蠕变寿命估算方法227 

693基于损伤力学的蠕变寿命计算方法229 

694Sehitoglu损伤模型231 

695发动机结构的疲劳分析232 

参考文献235 

第7章接触表面的磨损和腐蚀237 

71磨损的基本概念237 

72黏着磨损238 

73磨料磨损238 

74疲劳磨损239 

741接触应力239 

742接触疲劳破坏的应力准则242 

743接触疲劳磨损的机理243 

744接触疲劳的计算244 

745接触疲劳与整体结构疲劳的差别244 

75腐蚀磨损245 

参考文献246 

第8章结构屈曲（稳定性）的基础理论247 

81结构屈曲的临界载荷248 

811线性屈曲分析248 

812临界载荷的非线性分析方法251 

813几何不完美结构的临界载荷251 

82后屈曲分析252 

821非线性屈曲的计算方法252 

822后屈曲的结构变形253 

823瞬间翻转型屈曲(snapthrough buckling) 253 

参考文献257 

下篇汽车主要系统的结构耐久性能分析 

第9章汽车结构耐久的载荷261 

91汽车使用时的载荷261 

911汽车正常使用时的载荷261 

912汽车结构耐久的设计载荷265 

92整车结构设计的路面载荷267 

921路面工况的设计载荷267 

922准静态设计载荷的类型270 

923整车结构设计的典型工况271 

924集中质量零部件的准静态设计载荷283 

925时域的动态道路载荷284 

926基于多体动力学的虚拟试车场287 

927关于整车道路载荷的更多说明290 

93发动机结构的设计载荷295 

931装配载荷295 

932机械载荷297 

933热载荷308 

94汽车发动机悬置的载荷312 

941发动机悬置静态经验工况的载荷分解312 

942发动机悬置的动态载荷分解313 

参考文献313 

第10章底盘结构的耐久分析315 

101概述315 

1011刚度分析315 

1012强度分析316 

1013疲劳分析317 

102悬架类型简介320 

1021麦弗逊式前悬架320 

1022双横臂式前悬架320 

1023扭力梁式后悬架320 

1024多连杆后悬架321 

103前悬架结构的耐久分析321 

1031前转向节的结构耐久分析321 

1032下控制臂的结构耐久分析324 

1033前副车架的结构耐久分析327 

1034上控制臂的结构耐久分析331 

1035稳定杆的结构耐久分析332 

104后悬架结构的耐久分析332 

1041后转向节的结构耐久分析332 

1042后副车架的结构耐久分析334 

1043后悬架弹簧托臂的结构耐久分析336 

1044二力杆控制臂的结构耐久分析337 

1045扭力梁的结构耐久分析339 

105动力悬置支架的结构耐久分析343 

第11章车身本体结构的耐久分析347 

111概述347 

112车身本体结构的整体刚度348 

1121车身弯曲刚度348 

1122车身扭转刚度351 

1123车身模态353 

113车身局部结构的刚度353 

1131洞口变形量353 

1132前端、后端弯曲刚度 354 

114安装点的刚度355 

1141车身悬架安装点静刚度355 

1142车身座椅安装点的刚度 356 

1143车身发动机舱盖安装点刚度357 

1144车身车门铰链和门锁安装点的刚度357 

1145车身后背门安装点刚度358 

1146踏板安装点刚度359 

1147其他零部件安装点的刚度360 

115准静态工况下白车身结构的静强度361 

116车身局部强度362 

1161车身减振器座的强度362 

1162制动踏板安装点强度364 

1163汽车举升点的结构强度365 

1164拖钩安装点强度366 

1165蓄电池安装点强度368 

117车身结构的疲劳分析369 

1171综合耐久试验载荷下的车身结构疲劳369 

1172制动踏板安装点的疲劳376 

118车身覆盖件的抗凹性377 

第12章开闭件结构的耐久分析380 

121概述380 

122发动机舱盖的结构耐久分析381 

1221发动机舱盖结构的刚度381 

1222发动机舱盖结构的强度和疲劳384 

123侧门的结构耐久分析385 

1231侧门结构的刚度385 

1232侧门结构的强度和疲劳387 

124行李舱盖的结构耐久分析390 

1241行李舱盖结构的刚度390 

1242行李舱盖结构的强度和疲劳391 

125后背门的结构耐久分析392 

1251后背门结构的刚度392 

1252后背门的强度和疲劳393 

第13章发动机结构的耐久分析396 

131概述396 

132缸盖的结构耐久分析398 

1321缸盖相关的失效形式398 

1322缸盖的高周疲劳分析399 

1323缸盖的低周疲劳分析404 

1324缸垫的密封性分析405 

1325气门和气门座的变形和错位410 

133缸体的结构耐久分析414 

1331缸体的失效模式414 

1332缸体上部的高周疲劳分析417 

1333缸体下部的高周疲劳分析417 

1334缸体的磨蚀疲劳分析420 

1335气缸孔变形421 

1336曲轴孔的变形和错位425 

134连杆的结构耐久分析428 

1341连杆的失效模式428 

1342连杆的危险工况430 

1343连杆的强度分析431 

1344连杆的屈曲分析434