新能源汽车有限元分析_李鸿秋主编_9787111799849

本书以有限元分析理论为基础，以新能源汽车为研究对象，以有限元仿真分析软件ANSYS为工具，构建理论框架-工程场景-工具实现三位一体的知识体系。理论层面上，从数值计算角度介绍有限元方法的本质、原理和分析流程；从工程实践层面上，以车身、动力蓄电池箱、驱动电机三大核心部件为载体，系统梳理强度、振动、流场、热、疲劳、碰撞、多场耦合及优化分析等八类工程问题；在软件应用层面上，系统介绍了商业软件ANSYS Workbench的功能模块以及软件分析过程细节。通过理论指导实践、工具服务工程，本书为新能源汽车结构的有限元仿真分析提供了从理论指导到系统仿真分析的完整解决方案。
本书适用于从事机械设计、汽车设计、汽车制造等行业的有关人员学习参考，也可作为普通高等院校机械、汽车相关专业师生的参考书。

党的二十大报告强调，要加快实施创新驱动发展战略，加快实现高水平科技自立自强，作为一名长期从事有限元理论与仿真教学的高校教师，我深切体会到，在新能源汽车产业蓬勃发展的新时代，培养既掌握有限元分析理论又具备仿真实践能力的工程技术人才，正是响应国家战略、服务产业需求的迫切任务。这正是我撰写本书的根本动因。
有限元分析作为一种数值计算方法，其核心在于建立了一套系统化分析方法。无论研究对象是简单还是复杂，其分析流程均遵循离散化单元分析整体组装边界处理方程求解结果解析的标准化路径。这种看似简单的流程背后，蕴含着数学力学原理的深刻统一。本书突破传统编排范式，在内容安排上有以下特点：
1.本书建立了完整的有限元方法体系框架，通过不同维度单元的递进式解析，揭示各维度单元分析在底层逻辑上的一致性。在理论层面，从有限元方法的分析步骤出发，系统介绍位移模式设定、形函数的推导或构造，刚度矩阵、边界条件等效以及整体平衡方程的建立等，结合变分原理与虚功原理等力学和数学基础，揭示了有限元方法的本质，为工程实践奠定了理论基础。
2.区别于其他有限元仿真书籍，在软件应用层面，本书摒弃传统菜单式操作手册的编写模式，采用从问题到方案的方式。例如在强度问题章节，分别讨论静强度、动强度、疲劳强度等问题，然后通过ANSYS Workbench中的不同分析模块进行仿真分析，使读者既能掌握ANSYS Workbench 软件的实操技巧，也能理解软件功能模块与工程实际的内在关联。
3.本书采用案例式教学，内容聚焦新能源汽车的零部件。以车身、动力蓄电池箱、驱动电机三大核心部件为载体，系统梳理强度、振动、流场、热、疲劳、碰撞、多场耦合及优化分析等八类工程问题，尤其是新能源汽车特有的多场耦合分析。例如，在动力蓄电池箱仿真中，不仅涵盖结构碰撞显式动力学分析，也包括流固耦合模拟等多物理场建模，通过ANSYS Workbench平台实现Mechanical、Fluent、Design Exploration模块的协同仿真。
4.本教材立足新能源汽车快速发展背景，紧扣高等教育立德树人根本任务，以解决工程实际问题为出发点，系统构建理论框架-工程场景-工具实现三位一体的知识体系，引导学生掌握分析问题的思路方法及对应软件模块的应用能力，切实培养学生将理论应用于工程实践的能力。
本书由金陵科技学院机电工程学院李鸿秋负责整体架构与全书统稿，并编写了第4～8章、第10章、第11章和第13～17章，刘跃飞编写了第1章、第2章和第12章，刘利娟编写了第3章，林坡编写了第9章，孙健（南京创源动力科技有限公司）、卢军锋、邹政耀、姜金辉也参与了编写，并提供了部分仿真分析模型。
本书通过理论指导实践、工具服务工程的闭环设计，力求为新能源汽车零部件涉及的主要仿真问题提供解决方案。本书不仅可以作为车辆工程相关专业的教材，也可作为机械设计和产品开发相关人员的参考书。
本书配有案例文件，请添加客服人员微信获取。
由于编者水平有限，书中难免存在的错误及不当之处，恳请读者提出宝贵建议，以便修订时予以纠正。
编者

前言
第1章概述　/ 1
1.1　新能源汽车技术发展现状　/ 1
1.2　有限元方法的起源与发展　/ 2
1.3　有限元方法的基本思想　/ 3
1.4　有限元方法在新能源汽车中的应用　/ 4
第2章有限元方法的力学基础　/ 7
2.1　弹性力学的内容　/ 7
2.2　弹性力学的基本概念　/ 7
2.2.1　体力　/ 8
2.2.2　面力　/ 8
2.2.3　应力　/ 8
2.2.4　应变　/ 9
2.2.5　位移　/ 10
2.3　弹性力学的基本假定　/ 10
2.4　弹性力学的基本方程　/ 11
2.4.1　平衡方程　/ 11
2.4.2　几何方程　/ 11
2.4.3　物理方程　/ 12
2.4.4　边界条件　/ 12
2.5　平面问题的基本理论　/ 13
2.5.1　平面应力问题　/ 13
2.5.2　平面应变问题　/ 14
2.5.3　平面结构的三大基本方程　/ 14
2.5.4　平面问题的边界条件　/ 16
第3章有限元方法的数学基础　/ 17
3.1　解析法　/ 18
3.2　加权残值法　/ 19
3.3　虚功原理与最小势能原理　/ 22
3.4　变分原理与里兹法　/ 23
3.5　有限元方法　/ 25
第4章有限元方法的求解过程　/ 27
4.1　单元的位移模式和形函数　/ 28
4.2　单元分析-应变矩阵和应力矩阵　/ 33
4.3　单元分析-单元刚度矩阵　/ 34
4.4　单元分析-单元的等效节点载荷　/ 35
4.5　整体分析-整体刚度矩阵和平衡方程　/ 38
4.5.1　整体刚度矩阵　/ 38
4.5.2　整体平衡方程　/ 39
4.6　整体平衡方程的求解方法　/ 40
第5章杆系结构的有限元分析方法　/ 42
5.1　结构的离散化　/ 43
5.2　坐标变换　/ 43
5.3　一维拉压直杆的有限元分析　/ 44
5.3.1　一维拉压杆单元的位移模式和形函数　/ 44
5.3.2　一维拉压杆单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 45
5.3.3　一维拉压杆单元的刚度矩阵　/ 45
5.3.4　一维拉压杆单元的等效节点力　/ 45
5.3.5　整体分析　/ 45
5.4　二维平面拉压直杆(平面桁架中的杆件) 的有限元分析　/ 46
5.4.1　二维拉压杆单元的形函数　/ 48
5.4.2　二维拉压杆单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 48
5.4.3　二维拉压杆单元的节点力和单元刚度矩阵　/ 48
5.5　三维空间拉压直杆的有限元分析　/ 49
5.6　平面纯弯曲梁的有限元分析　/ 50
5.6.1　弯曲梁单元的形函数　/ 50
5.6.2　弯曲梁单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 51
5.6.3　弯曲梁单元的等效节点力和单元刚度矩阵　/ 52
5.6.4　弯曲梁单元的整体刚度矩阵和整体平衡方程　/ 53
5.7　平面刚架梁单元的有限元分析　/ 53
5.7.1　平面刚架梁单元的位移模式和形函数　/ 54
5.7.2　平面刚架梁单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 54
5.7.3　平面刚架梁单元的刚度矩阵　/ 55
5.7.4　平面刚架梁单元的整体刚度矩阵　/ 55
第6章平面结构的有限元分析方法　/ 57
6.1　平面问题的离散化　/ 57
6.2　三角形常应变单元　/ 59
6.2.1　三节点三角形单元的位移模式和形函数　/ 59
6.2.2　三节点三角形单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 61
6.2.3　三节点三角形单元的单元刚度矩阵　/ 62
6.2.4　三节点三角形单元的单元等效节点力　/ 62
6.2.5　三节点三角形单元的整体刚度矩阵　/ 64
6.2.6　三节点三角形单元的整体方程　/ 65
6.2.7　约束条件的处理　/ 65
6.3　四节点矩形单元　/ 65
6.3.1　四节点矩形单元位移模式和形函数　/ 66
6.3.2　四节点矩形单元的单元应变矩阵和应力矩阵　/ 67
6.3.3　四节点矩形单元的单元刚度矩阵　/ 67
6.3.4　四节点矩形单元的整体刚度矩阵　/ 68
6.4　四边形等参数单元　/ 68
6.4.1　等参变换(坐标映射) 　/ 69
6.4.2　平面四节点等参单元的位移模式和形函数　/ 70
6.4.3　平面四节点等参单元的应变矩阵和应力矩阵　/ 70
6.4.4　平面四节点等参单元的单元刚度矩阵　/ 72
6.4.5　平面四节点等参单元的等效节点载荷　/ 72
6.4.6　其他等参数单元　/ 72
6.5　例题　/ 73
第7章空间结构和轴对称结构的有限元分析方法　/ 77
7.1　空间结构的有限元分析　/ 77
7.1.1　空间结构的基本方程　/ 77
7.1.2　空间结构的离散化　/ 79
7.1.3　四节点四面体单元　/ 80
7.2　轴对称结构的有限元分析　/ 83
7.2.1　轴对称结构的基本方程　/ 83
7.2.2　轴对称结构的离散化　/ 84
7.2.3　轴对称三角形单元　/ 85
第8章动力学的有限元分析　/ 89
8.1　动力学分析的有限元方程　/ 90
8.1.1　一致质量矩阵与集中质量矩阵　/ 92
8.1.2　阻尼矩阵　/ 93
8.2　结构的模态分析　/ 94
8.2.1　特征值和特征向量　/ 94
8.2.2　固有频率和固有振型　/ 95
8.3　结构的动力响应分析　/ 95
8.3.1　用直接积分法求结构动力响应　/ 96
8.3.2　用振型叠加法求结构动力响应　/ 98
第9章有限元分析软件介绍　/ 100
9.1　有限元分析软件的主要功能　/ 100
9.1.1　有限元分析软件的主要分析模块　/ 100
9.1.2　有限元分析软件的分析流程　/ 102
9.2　ANSYS Workbench 有限元分析软件概述　/ 103
9.2.1　ANSYS Workbench 的基本操作界面　/ 103
9.2.2　ANSYS Workbench 的分析流程　/ 106
9.2.3　ANSYS Workbench 的文件管理　/ 107
9.3　ANSYS Workbench 有限元分析前处理　/ 107
9.3.1　几何建模　/ 107
9.3.2　材料赋予　/ 114
9.3.3　网格划分　/ 115
9.3.4　连接关系　/ 120
9.3.5　载荷与约束的施加　/ 125
9.4　ANSYS Workbench 有限元分析的求解计算　/ 126
9.5　ANSYS Workbench 有限元分析后处理　/ 128
9.5.1　分析结果查看　/ 128
9.5.2　分析结果处理　/ 130
第10章新能源汽车强度问题的有限元分析　/ 131
10.1　概述　/ 131
10.1.1　静应力情况下强度理论　/ 132
10.1.2　结构接触强度理论　/ 133
10.1.3　动应力情况下强度理论　/ 133
10.1.4　结构屈曲强度理论　/ 134
10.1.5　变应力情况下强度理论　/ 135
10.2　基于ANSYS Workbench 的强度分析　/ 136
10.2.1　结构静强度分析　/ 136
10.2.2　结构接触强度分析　/ 137
10.2.3　结构动强度分析　/ 137
10.2.4　结构屈曲强度分析　/ 137
10.2.5　结构疲劳强度分析　/ 139
10.3　新能源汽车车架的静强度分析　/ 139
10.3.1　问题描述　/ 139
10.3.2　几何模型的导入与处理　/ 139
10.3.3　约束以及载荷的施加　/ 140
10.3.4　求解设置　/ 141
10.3.5　结果查看与分析　/ 142
10.4　汽车结构中连接件的接触强度分析　/ 143
10.4.1　问题描述　/ 143
10.4.2　几何模型的导入与处理　/ 143
10.4.3　约束以及载荷的施加　/ 144
10.4.4　求解设置　/ 146
10.4.5　结果查看与分析　/ 146
10.5　新能源汽车轮毂电机传动系统的动强度分析　/ 146
10.5.1　问题描述　/ 146
10.5.2　几何模型的导入与处理　/ 147
10.5.3　约束以及载荷的施加　/ 149
10.5.4　求解设置　/ 150
10.5.5　结果查看与分析　/ 150
10.6　新能源汽车圆柱形电池壳体的屈曲强度分析　/ 151
10.6.1　问题描述　/ 151
10.6.2　几何模型的导入与处理　/ 151
10.6.3　静力学分析　/ 152
10.6.4　特征值线性屈曲分析　/ 153
10.6.5　后屈曲分析　/ 154
10.7　新能源汽车轮毂电机轴的疲劳强度分析　/ 157
10.7.1　问题描述　/ 158
10.7.2　几何模型的导入与处理　/ 158
10.7.3　约束以及载荷的施加　/ 158
10.7.4　求解设置　/ 160
10.7.5　结果查看与分析　/ 161
第11章新能源汽车振动问题的有限元分析　/ 162
11.1　概述　/ 162
11.1.1　汽车振动问题的有限元基本方程　/ 163
11.1.2　汽车振动问题的主要类型　/ 164
11.2　基于ANSYS Workbench 的振动分析　/ 166
11.2.1　基于ANSYS Workbench 的模态分析　/ 167
11.2.2　基于ANSYS Workbench 的谐响应分析　/ 168
11.2.3　基于ANSYS Workbench 的响应谱分析　/ 169
11.2.4　基于ANSYS Workbench 的随机振动分析　/ 170
11.3　新能源汽车车身的模态分析　/ 171
11.3.1　问题描述　/ 171
11.3.2　几何模型的建立与导入　/ 171
11.3.3　边界条件的设置　/ 172
11.3.4　求解设置　/ 173
11.3.5　结果查看与分析　/ 173
11.4　新能源汽车车身的谐响应分析　/ 174
11.4.1　问题描述　/ 174
11.4.2　几何模型的建立与导入　/ 175
11.4.3　模态分析　/ 175
11.4.4　约束以及载荷的施加　/ 175
11.4.5　求解设置　/ 175
11.4.6　结果查看与分析　/ 176
11.5　新能源汽车动力蓄电池箱的响应谱分析　/ 177
11.5.1　问题描述　/ 177
11.5.2　几何模型的建立与导入　/ 178
11.5.3　模态分析　/ 178
11.5.4　响应谱分析模块设置　/ 179
11.5.5　求解设置　/ 180
11.5.6　结果查看与分析　/ 181
11.6　新能源汽车动力蓄电池箱的随机振动分析　/ 181
11.6.1　问题描述　/ 181
11.6.2　载荷设置　/ 182
11.6.3　求解设置　/ 182
11.6.4　结果查看与分析　/ 183
第12章新能源汽车流场问题的有限元分析　/ 185
12.1　概述　/ 185
12.1.1　流体的基本概念　/ 186
12.1.2　计算流体动力学(ＣＦＤ) 的控制方程　/ 187
12.1.3　计算流体动力学(ＣＦＤ) 的求解过程　/ 188
12.2　ANSYS Workbench 流场仿真平台　/ 188
12.2.1　Workbench 流场仿真环境　/ 189
12.2.2　Workbench 流场仿真流程　/ 191
12.3　汽车空气流场二维仿真分析　/ 192
12.3.1　问题描述　/ 192
12.3.2　几何模型的建立与处理　/ 192
12.3.3　Fluent 前处理设置　/ 193
12.3.4　Fluent 求解设置　/ 195
12.3.5　Fluent 后处理查看结果　/ 195
12.4　三维压力管道流场仿真分析　/ 197
12.4.1　问题描述　/ 197
12.4.2　Fluent 流场分析前处理　/ 197
12.4.3　结果查看与分析　/ 199
12.5　三维压力管道单向流固耦合分析　/ 200
12.5.1　问题描述　/ 200
12.5.2　几何模型的建立与处理　/ 200
12.5.3　求解设置　/ 201
12.5.4　结果查看　/ 202
第13章新能源汽车热问题的有限元分析　/ 203
13.1　概述　/ 203
13.1.1　热传递的基本类型　/ 203
13.1.2　热传递的基本方程　/ 204
13.1.3　热传导的有限元分析方程　/ 205
13.2　基于ANSYS Workbench 的热分析　/ 206
13.2.1　ANSYS Workbench 热分析类型　/ 206
13.2.2　ANSYS Workbench 热问题的分析设置　/ 207
13.3　翅片式散热器的稳态热和瞬态热分析　/ 209
13.3.1　问题描述　/ 209
13.3.2　几何模型的导入与处理　/ 210
13.3.3　稳态热边界条件的设置　/ 211
13.3.4　稳态热求解设置　/ 211
13.3.5　稳态热结果查看与分析　/ 211
13.3.6　瞬态热分析　/ 212
13.3.7　瞬态热求解设置　/ 212
13.3.8　瞬态热载荷设置　/ 213
13.3.9　瞬态热求解　/ 213
13.3.10　结果查看与分析　/ 213
13.4　泵壳的稳态热应力分析　/ 214
13.4.1　问题描述　/ 214
13.4.2　几何模型的导入与处理　/ 214
13.4.3　稳态热边界条件的设置　/ 215
13.4.4　稳态热求解设置　/ 215
13.4.5　稳态热结果查看与分析　/ 215
13.4.6　热应力分析　/ 216
13.4.7　热应力结果查看与分析　/ 217
13.5　高速电机自然散热下的温度场分析　/ 217
13.5.1　问题描述　/ 218
13.5.2　几何模型的导入与处理　/ 218
13.5.3　稳态热边界条件的设置　/ 219
13.5.4　稳态热求解设置　/ 219
13.5.5　稳态热结果查看与分析　/ 220
13.6　新能源汽车差速器齿轮的摩擦热分析　/ 220
13.6.1　问题描述　/ 220
13.6.2　几何模型的导入与处理　/ 220
13.6.3　结构场边界条件的设置　/ 221
13.6.4　耦合场分析设置　/ 222
13.6.5　结构场结果查看与输出　/ 224
13.6.6　稳态热分析数据传递　/ 224
13.6.7　稳态热分析载荷导入　/ 225
13.6.8　稳态热求解设置　/ 226
13.6.9　稳态热结果查看与分析　/ 226
13.7　方形电池锂离子电池组的ＣＦＤ热分析　/ 226
13.7.1　问题描述　/ 226
13.7.2　几何模型的导入与处理　/ 227
13.7.3　启动Fluent 流场分析　/ 227
13.7.4　Fluent 流场分析　/ 229
13.7.5　流场分析结果查看与分析　/ 233
第14章新能源汽车疲劳问题的有限元分析　/ 234
14.1　概述　/ 234
14.1.1　疲劳的分类　/ 235
14.1.2　疲劳曲线　/ 235
14.1.3　疲劳分析方法　/ 236
14.1.4　疲劳寿命计算的有限元方法　/ 236
14.2　基于ANSYS Workbench 的疲劳分析　/ 237
14.2.1　ANSYS Workbench 的疲劳分析工具　/ 237
14.2.2　基于ANSYS Workbench 的Fatigue Tool 疲劳寿命分析　/ 238
14.2.3　基于ANSYS Workbench 的nCode DesignLife 疲劳分析流程　/ 240
14.3　基于Fatigue Tool 的驱动桥壳疲劳寿命分析　/ 242
14.3.1　问题描述　/ 242
14.3.2　几何模型的导入与处理　/ 243
14.3.3　静力学分析　/ 243
14.3.4　基于Fatigue Tool 的疲劳寿命分析　/ 244
14.4　新能源汽车动力蓄电池箱的随机振动疲劳分析　/ 246
14.4.1　问题描述　/ 246
14.4.2　几何模型的导入与处理　/ 247
14.4.3　模态分析　/ 248
14.4.4　随机振动分析　/ 248
14.4.5　基于Fatigue Tool 的疲劳寿命预测　/ 249
14.5　基于nCode 的新能源汽车车身的疲劳分析　/ 250
14.5.1　问题描述　/ 251
14.5.2　几何模型的导入与处理　/ 251
14.5.3　瞬态动力学分析　/ 251
14.5.4　基于nCode 的疲劳分析　/ 253
14.6　新能源汽车密封管接头的热机疲劳分析　/ 256
14.6.1　问题描述　/ 256
14.6.2　几何模型的导入与处理　/ 256
14.6.3　稳态温度场分析　/ 257
14.6.4　结构的静力学分析　/ 258
14.6.5　nCode 疲劳分析　/ 259
14.7　汽车减振器支架焊缝疲劳分析　/ 265
14.7.1　问题描述　/ 265
14.7.2　几何模型的导入与处理　/ 266
14.7.3　静力学分析　/ 266
14.7.4　nCode 疲劳寿命预测　/ 268
第15章新能源汽车碰撞问题的有限元分析　/ 271
15.1　概述　/ 271
15.1.1　碰撞问题的有限元方法　/ 271
15.1.2　沙漏控制(Ｈｏｕｒｇｌａｓｓｉｎｇ) 　/ 273
15.1.3　质量缩放　/ 273
15.1.4　接触和摩擦的处理　/ 273
15.2　基于ANSYS Workbench 的碰撞分析　/ 273
15.2.1　ANSYS Workbench 的碰撞分析模块　/ 274
15.2.2　Explicit Dynamics 的分析设置　/ 274
15.2.3　LS-DYNA 的分析设置　/ 277
15.3　新能源汽车动力蓄电池箱被冲击有限元分析　/ 279
15.3.1　问题描述　/ 280
15.3.2　几何模型的导入与处理　/ 280
15.3.3　定义载荷以及边界条件　/ 280
15.3.4　求解设置　/ 281
15.3.5　结果查看与分析　/ 281
15.4　新能源汽车动力蓄电池箱挤压有限元分析　/ 282
15.4.1　问题描述　/ 282
15.4.2　几何模型的导入与处理　/ 282
15.4.3　定义载荷以及边界条件　/ 283
15.4.4　求解设置　/ 283
15.4.5　结果查看与分析　/ 283
15.5　新能源汽车动力蓄电池箱跌落的有限元分析　/ 284
15.5.1　问题描述　/ 284
15.5.2　几何模型的导入与处理　/ 285
15.5.3　约束以及载荷的施加　/ 285
15.5.4　求解设置　/ 287
15.5.5　结果分析　/ 287
15.6　新能源汽车追尾的有限元分析　/ 288
15.6.1　问题描述　/ 288
15.6.2　几何模型的导入与处理　/ 288
15.6.3　定义约束以及载荷　/ 290
15.6.4　求解设置　/ 290
15.6.5　结果查看与分析　/ 291
15.7　基于显式动力学的汽车25％正面碰撞分析　/ 292
15.7.1　问题描述　/ 293
15.7.2　几何模型的导入与处理　/ 293
15.7.3　定义约束以及载荷　/ 294
15.7.4　求解设置　/ 294
15.7.5　结果查看与分析　/ 294
第16章新能源汽车多场耦合的有限元分析　/ 296
16.1　概述　/ 296
16.1.1　多场耦合的有限元计算方法　/ 297
16.1.2　新能源汽车中多场耦合的类型　/ 298
16.2　基于ANSYS Workbench 的多场耦合分析　/ 299
16.2.1　ANSYS Workbench 的多场耦合分析流程　/ 299
16.2.2　基于ANSYS Workbench 的流-固耦合　/ 300
16.2.3　基于ANSYS Workbench 的流-热耦合　/ 300
16.2.4　基于ANSYS Workbench 的热-固多场耦合　/ 301
16.2.5　基于ANSYS Workbench 的流-热-固多场耦合　/ 301
16.2.6　基于ANSYS Workbench 的电-热耦合　/ 302
16.2.7　基于ANSYS Workbench 的刚-柔耦合　/ 302
16.2.8　基于ANSYS Workbench 的热-电磁场耦合　/ 302
16.3　新能源汽车盘式制动器热固耦合分析　/ 303
16.3.1　问题描述　/ 303
16.3.2　几何模型的导入与处理　/ 304
16.3.3　载荷以及约束施加　/ 305
16.3.4　求解设置　/ 307
16.3.5　结果分析　/ 307
16.4　汽车换气扇的单向流固耦合分析　/ 308
16.4.1　问题描述　/ 308
16.4.2　几何模型的导入与处理　/ 308
16.4.3　Fluent 流场分析　/ 309
16.4.4　Fluent 流场分析结果　/ 311
16.4.5　结构场分析　/ 311
16.5　汽车换气扇的双向耦合分析　/ 312
16.5.1　问题描述　/ 312
16.5.2　几何模型的导入与处理　/ 313
16.5.3　Fluent 流场分析的前处理　/ 313
16.5.4　Fluent 流场分析设置　/ 314
16.5.5　Fluent 流场结果分析　/ 315
16.5.6　结构的瞬态分析　/ 315
16.5.7　耦合场分析　/ 316
16.6　铜芯铝绞导线电热直接耦合分析　/ 317
16.6.1　问题描述　/ 318
16.6.2　几何模型的导入与处理　/ 318
16.6.3　边界条件以及载荷的施加　/ 319
16.6.4　求解设置　/ 319
16.6.5　结果查看与分析　/ 319
16.7　管道冷却的流-热-固-耦合分析　/ 320
16.7.1　问题描述　/ 320
16.7.2　几何模型的导入与处理　/ 321
16.7.3　Fluent 流场分析设置　/ 322
16.7.4　稳态热Steady-State Thermal 分析设置　/ 324
16.7.5　结构静力学分析设置　/ 326
第17章新能源汽车优化问题的有限元分析　/ 327
17.1　概述　/ 327
17.1.1　优化设计的三要素　/ 327
17.1.2　优化设计的有限元分析方法及分类　/ 328
17.2　基于ANSYS Workbench 的优化设计　/ 329
17.2.1　ANSYS Workbench 优化工具　/ 329
17.2.2　Design Exploration 优化设计　/ 330
17.2.3　Structural Optimization 拓扑优化设计　/ 333
17.2.4　ANSYS Workbench 优化设计结果显示　/ 333
17.3　减速器传动轴的多目标优化设计　/ 333
17.3.1　问题描述　/ 334
17.3.2　建立模型及设置优化参数　/ 335
17.3.3　静力学分析(初始设计仿真计算) 　/ 335
17.3.4　构建直接优化　/ 337
17.3.5　输入参数范围设置　/ 337
17.3.6　设置优化算法　/ 338
17.3.7　设置约束及目标　/ 338
17.3.8　求解　/ 339
17.3.9　优化结果查看及分析　/ 339
17.4　基于响应面法的减速器轴多目标优化设计　/ 340
17.4.1　问题描述　/ 341
17.4.2　建立模型及设置优化参数　/ 341
17.4.3　静力学分析(初始设计仿真计算) 　/ 342
17.4.4　构建响应面优化　/ 342
17.4.5　优化参数范围设置　/ 342
17.4.6　生成响应面　/ 343
17.4.7　求解设置　/ 343
17.4.8　优化结果查看及分析　/ 345
17.5　新能源汽车轮毂的拓扑优化设计　/ 346
17.5.1　问题描述　/ 346
17.5.2　建立模型　/ 346
17.5.3　静力学分析　/ 346
17.5.4　拓扑优化设计　/ 348
17.5.5　拓扑优化求解设置　/ 349
17.5.6　拓扑优化结果　/ 349
17.5.7　重构优化模型　/ 350
17.5.8　验证优化模型　/ 350
17.6　基于响应面法的散热器优化设计　/ 351
17.6.1　问题描述　/ 351
17.6.2　建立模型及设置优化参数　/ 352
17.6.3　稳态热分析　/ 352
17.6.4　设置优化目标　/ 354
17.6.5　构建响应面优化　/ 354
17.6.6　优化参数范围设置　/ 355
17.6.7　生成响应面　/ 355
17.6.8　优化求解　/ 356
17.6.9　优化结果查看及分析　/ 357
17.7　齿轮频率的拓扑优化设计　/ 357
17.7.1　问题描述　/ 358
17.7.2　几何模型导入及处理　/ 358
17.7.3　模态分析　/ 358
17.7.4　拓扑优化设计　/ 359
17.7.5　拓扑优化求解　/ 360
17.7.6　优化结果查看及分析　/ 360
参考文献　/ 362

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