《汽車結構的耐久性 理論與實踐》內容全面，體繫完整，研究深入，聯繫實際，失效形式、力學原理、力學理論、分析方法、結構耐久設計的基本要求、相應的分析與驗證方法全覆蓋。

●序
前言
上篇汽車結構耐久性能的基礎理論和分析方法
第1章汽車結構的耐久性能概述3
1.1汽車設計中的結構耐久性能要求3
1.1.1汽車的耐久性能及其設計目標3
1.1.2汽車結構的耐久性能要求4
1.2汽車結構在正常使用情況下的主要失效5
1.2.1汽車在正常使用下的主要失效5
1.2.2結構的過度變形8
1.2.3零件的屈曲9
1.2.4零件的斷裂10
1.2.5零件的磨損 12
1.2.6零件的腐蝕12
1.2.7老化13
1.2.8本書範疇13
1.3汽車結構耐久性能的設計要求14
1.3.1汽車產品耐久性能的總要求14
1.3.2汽車在靜態下的結構耐久要求15
1.3.3汽車在運輸狀態下的結構耐久要求16
1.3.4汽車在行駛狀態下的結構耐久要求16
1.3.5汽車在維修狀態下的結構耐久要求16
1.4汽車結構的設計、分析與驗證16
1.4.1汽車結構設計的過程16
1.4.2汽車設計中的工程分析17
1.4.3汽車結構設計的驗證18
1.4.4汽車結構分析中的計算機輔助工程19
第2章金屬材料和結構的基本力學性能21
2.1金屬材料的失效形式和力學性能21
2.1.1金屬材料的失效形式21
2.1.2金屬材料的力學性能21
2.2無缺陷材料的靜態力學性能22
2.2.1常溫下材料單向靜態拉伸時的力學行為22
2.2.2材料的變形24
2.2.3溫度對材料力學性能的影響25
2.2.4常溫下材料單向動態拉伸時的力學性能27
2.2.5多向復合應力狀態下的材料強度理論27
2.3有缺陷材料的靜態力學性能29
2.3.1材料的斷裂韌度和單向裂紋問題30
2.3.2材料的裂紋對結構強度的影響31
2.3.3復合型裂紋問題32
2.4材料在交變載荷下的力學性能33
2.4.1無缺陷材料的疲勞強度33
2.4.2有缺陷材料的疲勞問題35
2.5結構的力學性能36
2.5.1結構的剛度36
2.5.2結構的強度38
2.5.3結構的振動特性39
2.5.4結構的穩定性40
2.6汽車結構耐久性能的力學要素40
參考文獻42
第3章汽車結構耐久性能的計算機仿真分析43
3.1多體繫統動力學43
3.1.1多體繫統43
3.1.2汽車多體動力學模型46
3.1.3多剛體繫統動力學方程47
3.1.4柔性多體動力學49
3.方法的基本原理 50
3.2.1汽車結構描述50
3.2.2彈性力學問題方法52
3.3非線性問題方法58
3.3.1材料非線性問題分析59
3.3.2幾何非線性問題分析63
3.3.3接觸問題分析65
3.4動力學問題方法67
3.4.1線性動力學問題68
3.4.2非線性動力學問題69
3.4.3非線的計算方法72
3.4.4虛擬試車場73
3.5熱力學分析的基本原理86
3.5.1熱傳導方程86
3.5.2熱傳導方程方法解法87
3.5.3熱應變90
3.5.4熱應力91
3.6發動機相關性能仿真分析的簡介 91
3.7汽車結構耐久的計算機仿真分析93
參考文獻97
第4章長期載荷下結構位移的計算方法98
4.1結構的靜態位移99
4.2結構的動態位移100
4.2.1直接積分法100
4.2.2模態分析法100
4.3結構對支座運動的響應105
4.3.1結構對單一支座同向平動運動的響應107
4.3.2結構對單一支座多向運動的響應108
4.3.3結構對多支座運動的響應109
參考文獻110
第5章長期載荷下結構應力的計算方法111
5.1平面應力的基本公式111
5.2靜態應力的計算113
5.2.1直接計算法114
5.2.2靜態模態應力疊加法115
5.3準靜態應力的計算（慣性釋放分析法）123
5.4動態應力的計算（應力模態分析理論）125
5.4.1模態應力126
5.4.2強迫振動的瞬態應力響應解 130
5.4.3應力頻率響應函數133
5.4.4共振時的應力134
5.4.5振動繫統位移和應力響應的比較140
5.4.6模態截斷的影響141
5.4.7模態截斷後的剩餘模態143
5.4.8動力學響應計算中的靜態響應149
5.4.9汽車綜合耐久試驗仿真中的應力計算與分析151
參考文獻164
第6章結構疲勞壽命的基礎理論和計算方法165
6.1疲勞失效的概念165
6.2應力-壽命法166
6.2.1 應力-壽命曲線166
6.2.2應力-壽命的近似公式169
6.2.3平均應力對壽命的影響171
6.2.4其他影響疲勞壽命的因素175
6.2.5變幅應力下的疲勞壽命計算176
6.2.6多向應力下的疲勞壽命計算179
6.3應變-壽命法181
6.3.1應力-應變關繫181
6.3.2應變-壽命曲線184
6.3.3平均應力對疲勞壽命的影響185
6.3.4不規則應力下的應力循環187
6.3.5多向應力下的疲勞壽命計算190
6.3.6塑性應力和應變的近似計算190
6.3.7應變-壽命法的實際應用191
6.4組合事件的應變疲勞壽命計算方法194
6.4.1臨界平面的確定195
6.4.2平均應力修正197
6.4.3組合事件的疲勞壽命計算197
6.5頻域振動疲勞壽命的理論201
6.5.1時域響應和頻域響應201
6.5.2應力功率譜密度201
6.5.3頻域疲勞壽命計算202
6.5.4應力響應功率譜密度的計算203
6.5.5頻域方法的局限性204
6.6裂紋擴展205
6.7焊縫的疲勞分析207
6.7.1名義應力法208
6.7.2熱點應力法209
6.7.3結構應力法 209
6.7.4缺口應力法216
6.8焊點的疲勞分析217
6.8.1焊點的一般特性217
6.8.2Rupp-Storzel-Grubisic方法219
6.8.3Kang-Dong-Hong方法221
6.8.4Swellam方法223
6.9熱疲勞的分析224
6.9.1應力-應變關繫225
6.9.2基於溫度－時間參數的蠕變壽命估算方法227
6.9.3基於損傷力學的蠕變壽命計算方法229
6.9.4Sehitoglu損傷模型231
6.9.5發動機結構的疲勞分析232
參考文獻235
第7章接觸表面的磨損和腐蝕237
7.1磨損的基本概念237
7.2黏著磨損238
7.3磨料磨損238
7.4疲勞磨損239
7.4.1接觸應力239
7.4.2接觸疲勞破壞的應力準則242
7.4.3接觸疲勞磨損的機理243
7.4.4接觸疲勞的計算244
7.4.5接觸疲勞與整體結構疲勞的差別244
7.5腐蝕磨損245
參考文獻246
第8章結構屈曲（穩定性）的基礎理論247
8.1結構屈曲的臨界載荷248
8.1.1線性屈曲分析248
8.1.2臨界載荷的非線性分析方法251
8.1.3幾何不完美結構的臨界載荷251
8.2後屈曲分析252
8.2.1非線性屈曲的計算方法252
8.2.2後屈曲的結構變形253
8.2.3瞬間翻轉型屈曲（snapthrough buckling） 253
參考文獻257
下篇汽車主要繫統的結構耐久性能分析
第9章汽車結構耐久的載荷261
9.1汽車使用時的載荷261
9.1.1汽車正常使用時的載荷261
9.1.2汽車結構耐久的設計載荷265
9.2整車結構設計的路面載荷267
9.2.1路面工況的設計載荷267
9.2.2準靜態設計載荷的類型270
9.2.3整車結構設計的典型工況271
9.2.4集中質量零部件的準靜態設計載荷283
9.2.5時域的動態道路載荷284
9.2.6基於多體動力學的虛擬試車場287
9.2.7關於整車道路載荷的更多說明290
9.3發動機結構的設計載荷295
9.3.1裝配載荷295
9.3.2機械載荷297
9.3.3熱載荷308
9.4汽車發動機懸置的載荷312
9.4.1發動機懸置靜態經驗工況的載荷分解312
9.4.2發動機懸置的動態載荷分解313
參考文獻313
第10章底盤結構的耐久分析315
10.1概述315
10.1.1剛度分析315
10.1.2強度分析316
10.1.3疲勞分析317
10.2懸架類型簡介320
10.2.1麥弗遜式前懸架320
10.2.2雙橫臂式前懸架320
10.2.3扭力梁式後懸架320
10.2.4多連杆後懸架321
10.3前懸架結構的耐久分析321
10.3.1前轉向節的結構耐久分析321
10.3.2下控制臂的結構耐久分析324
10.3.3前副車架的結構耐久分析327
10.3.4上控制臂的結構耐久分析331
10.3.5穩定杆的結構耐久分析332
10.4後懸架結構的耐久分析332
10.4.1後轉向節的結構耐久分析332
10.4.2後副車架的結構耐久分析334
10.4.3後懸架彈簧托臂的結構耐久分析336
10.4.4二力杆控制臂的結構耐久分析337
10.4.5扭力梁的結構耐久分析339
10.5動力懸置支架的結構耐久分析343
第11章車身本體結構的耐久分析347
11.1概述347
11.2車身本體結構的整體剛度348
11.2.1車身彎曲剛度348
11.2.2車身扭轉剛度351
11.2.3車身模態353
11.3車身局部結構的剛度353
11.3.1洞口變形量353
11.3.2前端、後端彎曲剛度 354
11.4安裝點的剛度355
11.4.1車身懸架安裝點靜剛度355
11.4.2車身座椅安裝點的剛度 356
11.4.3車身發動機艙蓋安裝點剛度357
11.4.4車身車門鉸鏈和門鎖安裝點的剛度357
11.4.5車身後背門安裝點剛度358
11.4.6踏板安裝點剛度359
11.4.7其他零部件安裝點的剛度360
11.5準靜態工況下白車身結構的靜強度361
11.6車身局部強度362
11.6.1車身減振器座的強度362
11.6.2制動踏板安裝點強度364
11.6.3汽車舉升點的結構強度365
11.6.4拖鉤安裝點強度366
11.6.5蓄電池安裝點強度368
11.7車身結構的疲勞分析369
11.7.1綜合耐久試驗載荷下的車身結構疲勞369
11.7.2制動踏板安裝點的疲勞376
11.8車身覆蓋件的抗凹性377
第12章開閉件結構的耐久分析380
12.1概述380
12.2發動機艙蓋的結構耐久分析381
12.2.1發動機艙蓋結構的剛度381
12.2.2發動機艙蓋結構的強度和疲勞384
12.3側門的結構耐久分析385
12.3.1側門結構的剛度385
12.3.2側門結構的強度和疲勞387
12.4行李艙蓋的結構耐久分析390
12.4.1行李艙蓋結構的剛度390
12.4.2行李艙蓋結構的強度和疲勞391
12.5後背門的結構耐久分析392
12.5.1後背門結構的剛度392
12.5.2後背門的強度和疲勞393
第13章發動機結構的耐久分析396
13.1概述396
13.2缸蓋的結構耐久分析398
13.2.1缸蓋相關的失效形式398
13.2.2缸蓋的高周疲勞分析399
13.2.3缸蓋的低周疲勞分析404
13.2.4缸墊的密封性分析405
13.2.5氣門和氣門座的變形和錯位410
13.3缸體的結構耐久分析414
13.3.1缸體的失效模式414
13.3.2缸體上部的高周疲勞分析417
13.3.3缸體下部的高周疲勞分析417
13.3.4缸體的磨蝕疲勞分析420
13.3.5氣缸孔變形421
13.3.6曲軸孔的變形和錯位425
13.4連杆的結構耐久分析428
13.4.1連杆的失效模式428
13.4.2連杆的危險工況430
13.4.3連杆的強度分析431
13.4.4連杆的屈曲分析434
……

本書全面繫統地介紹了現代汽車設計中汽車結構耐久性能的設計要求、相關分析的基礎理論和方法，以及汽車主要繫統的結構耐久分析。本書分為兩部分。第1章至第8章為上篇，主要介紹汽車結構耐久性能的主要失效問題、相關問題的力學理論和分析方法。第1章概述汽車結構耐久的各種失效和主要設計要求。第2章討論金屬材料和結構的力學性能。第3章討論汽車結構耐久仿真分析的多體動力學方法方法。第4章和第5章分別講述汽車結構疲勞分析所需要的長期載荷下結構位移和應力的計算方法，著重介紹應力的模態分析理論。第6章敘述各種汽車結構相關的疲勞分析方法，包括汽車金屬構件、焊點、焊縫、熱疲勞的分析方法。第7章介紹金屬零件接觸表面的磨損，著重介紹零件表面接觸應力計算和接觸疲勞分析的方法。第8章講述結構屈曲（穩定性）的基礎理論。第9章至第15章為下篇，介紹汽車主要繫統的結構耐久分析，包括汽車結構耐久的主要載荷的計算、底等

黃力平 編