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編輯推薦： 《汽车结构的耐久性理论与实践》内容全面，体系完整，研究深入，联系实际，失效形式、力学原理、力学理论、分析方法、结构耐久设计的基本要求、相应的分析与验证方法全覆盖。 內容簡介： 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。 關於作者： 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。 目錄： 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 11汽车设计中的结构耐久性能要求3 111汽车的耐久性能及其设计目标3 112汽车结构的耐久性能要求4 12汽车结构在正常使用情况下的主要失效5 121汽车在正常使用下的主要失效5 122结构的过度变形8 123零件的屈曲9 124零件的断裂10 125零件的磨损 12 126零件的腐蚀12 127老化13 128本书范畴13 13汽车结构耐久性能的设计要求14 131汽车产品耐久性能的总要求14 132汽车在静态下的结构耐久要求15 133汽车在运输状态下的结构耐久要求16 134汽车在行驶状态下的结构耐久要求16 135汽车在维修状态下的结构耐久要求16 14汽车结构的设计、分析与验证16 141汽车结构设计的过程16 142汽车设计中的工程分析17 143汽车结构设计的验证18 144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 21金属材料的失效形式和力学性能21 211金属材料的失效形式21 212金属材料的力学性能21 22无缺陷材料的静态力学性能22 221常温下材料单向静态拉伸时的力学行为22 222材料的变形24 223温度对材料力学性能的影响25 224常温下材料单向动态拉伸时的力学性能27 225多向复合应力状态下的材料强度理论27 23有缺陷材料的静态力学性能29 231材料的断裂韧度和单向裂纹问题30 232材料的裂纹对结构强度的影响31 233复合型裂纹问题32 24材料在交变载荷下的力学性能33 241无缺陷材料的疲劳强度33 242有缺陷材料的疲劳问题35 25结构的力学性能36 251结构的刚度36 252结构的强度38 253结构的振动特性39 254结构的稳定性40 26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 31多体系统动力学43 311多体系统43 312汽车多体动力学模型46 313多刚体系统动力学方程47 314柔性多体动力学49 32有限元方法的基本原理 50 321汽车结构的有限元描述50 322弹性力学问题的有限元方法52 33非线性问题的有限元方法58 331材料非线性问题的有限元分析59 332几何非线性问题的有限元分析63 333接触问题的有限元分析65 34动力学问题的有限元方法67 341线性动力学问题68 342非线性动力学问题69 343非线性有限元的计算方法72 344虚拟试车场73 35热力学分析的基本原理86 351热传导方程86 352热传导方程的有限元方法解法87 353热应变90 354热应力91 36发动机相关性能仿真分析的简介 91 37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 41结构的静态位移99 42结构的动态位移100 421直接积分法100 422模态分析法100 43结构对支座运动的响应105 431结构对单一支座同向平动运动的响应107 432结构对单一支座多向运动的响应108 433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 51平面应力的基本公式111 52静态应力的计算113 521直接计算法114 522静态模态应力叠加法115 53准静态应力的计算（惯性释放分析法）123 54动态应力的计算（应力模态分析理论）125 541模态应力126 542强迫振动的瞬态应力响应解 130 543应力频率响应函数133 544共振时的应力134 545振动系统位移和应力响应的比较140 546模态截断的影响141 547模态截断后的剩余模态143 548动力学响应计算中的静态响应149 549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 61疲劳失效的概念165 62应力-寿命法166 621 应力-寿命曲线166 622应力-寿命的近似公式169 623平均应力对寿命的影响171 624其他影响疲劳寿命的因素175 625变幅应力下的疲劳寿命计算176 626多向应力下的疲劳寿命计算179 63应变-寿命法181 631应力-应变关系181 632应变-寿命曲线184 633平均应力对疲劳寿命的影响185 634不规则应力下的应力循环187 635多向应力下的疲劳寿命计算190 636塑性应力和应变的近似计算190 637应变-寿命法的实际应用191 64组合事件的应变疲劳寿命计算方法194 641临界平面的确定195 642平均应力修正197 643组合事件的疲劳寿命计算197 65频域振动疲劳寿命的理论201 651时域响应和频域响应201 652应力功率谱密度201 653频域疲劳寿命计算202 654应力响应功率谱密度的计算203 655频域方法的局限性204 66裂纹扩展205 67焊缝的疲劳分析207 671名义应力法208 672热点应力法209 673结构应力法 209 674缺口应力法216 68焊点的疲劳分析217 681焊点的一般特性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热疲劳的分析224 691应力-应变关系225 692基于温度－时间参数的蠕变寿命估算方法227 693基于损伤力学的蠕变寿命计算方法229 694Sehitoglu损伤模型231 695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 71磨损的基本概念237 72黏着磨损238 73磨料磨损238 74疲劳磨损239 741接触应力239 742接触疲劳破坏的应力准则242 743接触疲劳磨损的机理243 744接触疲劳的计算244 745接触疲劳与整体结构疲劳的差别244 75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 81结构屈曲的临界载荷248 811线性屈曲分析248 812临界载荷的非线性分析方法251 813几何不完美结构的临界载荷251 82后屈曲分析252 821非线性屈曲的计算方法252 822后屈曲的结构变形253 823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 91汽车使用时的载荷261 911汽车正常使用时的载荷261 912汽车结构耐久的设计载荷265 92整车结构设计的路面载荷267 921路面工况的设计载荷267 922准静态设计载荷的类型270 923整车结构设计的典型工况271 924集中质量零部件的准静态设计载荷283 925时域的动态道路载荷284 926基于多体动力学的虚拟试车场287 927关于整车道路载荷的更多说明290 93发动机结构的设计载荷295 931装配载荷295 932机械载荷297 933热载荷308 94汽车发动机悬置的载荷312 941发动机悬置静态经验工况的载荷分解312 942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 101概述315 1011刚度分析315 1012强度分析316 1013疲劳分析317 102悬架类型简介320 1021麦弗逊式前悬架320 1022双横臂式前悬架320 1023扭力梁式后悬架320 1024多连杆后悬架321 103前悬架结构的耐久分析321 1031前转向节的结构耐久分析321 1032下控制臂的结构耐久分析324 1033前副车架的结构耐久分析327 1034上控制臂的结构耐久分析331 1035稳定杆的结构耐久分析332 104后悬架结构的耐久分析332 1041后转向节的结构耐久分析332 1042后副车架的结构耐久分析334 1043后悬架弹簧托臂的结构耐久分析336 1044二力杆控制臂的结构耐久分析337 1045扭力梁的结构耐久分析339 105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 111概述347 112车身本体结构的整体刚度348 1121车身弯曲刚度348 1122车身扭转刚度351 1123车身模态353 113车身局部结构的刚度353 1131洞口变形量353 1132前端、后端弯曲刚度 354 114安装点的刚度355 1141车身悬架安装点静刚度355 1142车身座椅安装点的刚度 356 1143车身发动机舱盖安装点刚度357 1144车身车门铰链和门锁安装点的刚度357 1145车身后背门安装点刚度358 1146踏板安装点刚度359 1147其他零部件安装点的刚度360 115准静态工况下白车身结构的静强度361 116车身局部强度362 1161车身减振器座的强度362 1162制动踏板安装点强度364 1163汽车举升点的结构强度365 1164拖钩安装点强度366 1165蓄电池安装点强度368 117车身结构的疲劳分析369 1171综合耐久试验载荷下的车身结构疲劳369 1172制动踏板安装点的疲劳376 118车身覆盖件的抗凹性377 第12章开闭件结构的耐久分析380 121概述380 122发动机舱盖的结构耐久分析381 1221发动机舱盖结构的刚度381 1222发动机舱盖结构的强度和疲劳384 123侧门的结构耐久分析385 1231侧门结构的刚度385 1232侧门结构的强度和疲劳387 124行李舱盖的结构耐久分析390 1241行李舱盖结构的刚度390 1242行李舱盖结构的强度和疲劳391 125后背门的结构耐久分析392 1251后背门结构的刚度392 1252后背门的强度和疲劳393 第13章发动机结构的耐久分析396 131概述396 132缸盖的结构耐久分析398 1321缸盖相关的失效形式398 1322缸盖的高周疲劳分析399 1323缸盖的低周疲劳分析404 1324缸垫的密封性分析405 1325气门和气门座的变形和错位410 133缸体的结构耐久分析414 1331缸体的失效模式414 1332缸体上部的高周疲劳分析417 1333缸体下部的高周疲劳分析417 1334缸体的磨蚀疲劳分析420 1335气缸孔变形421 1336曲轴孔的变形和错位425 134连杆的结构耐久分析428 1341连杆的失效模式428 1342连杆的危险工况430 1343连杆的强度分析431 1344连杆的屈曲分析434 內容試閱： 汽车是一个能够载人、载货，长时间和长距离行驶的复杂机械。在汽车的多种性能中，汽车的结构耐久性能是汽车的基础性能之一，是从汽车诞生开始就成为汽车设计重点的一种性能，是汽车能够正常使用的基本保障。 过去的三十年间，由于国际汽车产业的激烈竞争，各汽车生产企业都面临既要压缩产品开发周期和成本，又要兼顾传统的汽车性能要求（包括可靠性和耐久性等）和越来越多新汽车性能的要求（例如NVH、碰撞安全、轻量化等），依靠过去的经验设计和反复的样品试验验证的传统手段已经力不从心，国际上的主要汽车生产企业，开始大力引进和开发计算机辅助工程（Computer-Aided-Engineering,缩写为CAE）技术，使用计算机分析的手段在图样设计阶段分析和预测汽车的性能，使结构存在的问题在图样设计阶段被较早地发现和解决，并且能够兼顾多种汽车性能的要求，达成相对的最优化设计。目前，计算机辅助工程（CAE）已经成为现代汽车研发中的必要环节，在提高设计质量、减少样品试验、压缩产品开发的周期和成本方面，发挥了至关重要的作用。国内的汽车生产企业也在产品的研发中全面应用这一手段。相比国际上的主要汽车生产企业，国内汽车生产企业的历史短，设计工程师的经验少，试验验证设备的投资和建设欠缺，因此计算机辅助工程（CAE）的作用更为关键。 汽车的结构耐久性能分析是汽车领域计算机辅助工程（CAE）的一个重要组成部分。然而，由于汽车结构耐久性能的范围较宽，涉及的学科领域较多，一个工程师很难了解所有相关领域和学科的理论。多数汽车结构耐久性能的分析只能依赖于专门的计算机分析软件。对于从事结构耐久性能分析的CAE工程师来说，这些计算机分析软件都是所谓“黑箱”，即结构分析工程师只给输入，得到输出。分析工程师可以运用计算机软件进行结构分析，但并不知道计算机软件所做分析的详细原理，造成工程师有时很难判断分析结果的合理性、可信度和对设计的判断。本书的初衷就是综合和总结汽车结构耐久分析的相关理论和实践的知识，系统地提供给广大读者，帮助读者学习和应用这些知识。 本书根据汽车结构耐久性能的主要失效问题，介绍相关分析的力学理论和方法及实践。前半部分（第1章~第8章）概述汽车结构耐久性能的主要失效形式、相应的力学原理、相关的力学理论和分析方法。后半部分（第9章~第15章）系统介绍汽车主要结构和系统结构耐久设计的基本要求和相应的分析与验证的方法。作者希望通过这些介绍，建立从汽车结构耐久性能相关问题，到相关的基础理论，到实际工程的分析方法，到最终工程设计之间的桥梁，将理论与实践相结合，让读者可以通过本书全面了解当前汽车结构耐久性能设计与分析的主要内容、相关的理论，了解汽车结构耐久性能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应用。 本书可供从事汽车结构耐久性能分析与设计的汽车工程师使用，也可供高等院校车辆工程专业的研究生和本科生参考。 本书由吉利汽车研究院黄力平主编，第一汽车集团公司技术中心陈嘉全为副主编。参加编写的作者有美国福特汽车公司宋育兆、美国通用汽车公司胡超、北京汽车股份有限公司黄黎、石鹏和李慧强、吉利汽车研究院程稳正、郑与波和苟黎刚、第一汽车集团公司技术中心刘占国。全书共15章。第1章至第7章由黄力平主要编写；虚拟试车场部分由陈嘉全编写；黄黎、宋育兆、胡超对多体动力学、非线性有限元计算和发动机热疲劳方面的内容提供了协助。第8章由黄力平和宋育兆共同编写；第9章由黄力平、黄黎、胡超和石鹏编写；第10章由程稳正编写；第11章由黄力平、郑与波和苟黎刚编写；第12章由郑与波编写；第13章由胡超和石鹏编写；第14章由李慧强编写；第15章由黄力平、陈嘉全、刘占国和苟黎刚编写。编写过程中得到吉利汽车研究院陈文良、曹灵莉、于则和北京汽车股份有限公司吴明和在插图处理和文字编辑上的协助，在此表示感谢。本书由北京汽车股份有限公司杨月主审。 由于写作的时间和水平有限，书中难免有疏漏和错误之处，欢迎广大读者批评指正。联系作者的电子邮箱为auto_durability@163com。

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