汽车CAE技术及工程实践

作者：  周廷美

出版社：化学工业出版社 2017年11月

简介：
《汽车CAE技术及工程实践》针对汽车设计开发的特点，选择性地介绍了现代设计方法的常用技术，如动态设计、有限元分析、系统动力学、优化设计等设计思想；结合CAE技术的*发展趋势，介绍了汽车CAE的部分主流软件系统及其应用；理论联系实际，以某微型车为研究对象，对其传动系统、主要结构件及关键零部件等采用CAE技术进行结构分析、流场分析及优化设计，并通过试验对比分析了CAE的仿真结果与试验结果之间的误差，以保证设计结果的可靠性。
【目录】

第1章概述1

1.1CAE技术的基本概念1

1.2CAE技术的国内外研究现状2

1.3CAE分析过程及模拟仿真步骤3

1.3.1有限元分析3

1.3.2优化设计的一般过程4

1.3.3基于虚拟样机技术的仿真步骤5

1.4CAE分析的研究及发展趋势6

1.4.1基于知识的CAE分析6

1.4.2协同CAE分析技术7

1.5CAE技术与汽车产品开发10

参考文献13

第2章CAE技术基础14

2.1有限单元法14

2.1.1有限单元法的基本思想及基本步骤14

2.1.2有限单元法在汽车工程领域的应用15

2.2多体系统动力学17

2.2.1多体系统动力学建模理论17

2.2.2多体系统动力学的建模与求解19

2.2.3多体系统动力学在汽车工程领域的应用20

2.3优化设计20

2.3.1优化设计建模20

2.3.2优化设计问题的基本解法22

2.3.3CAE分析中的优化设计方法23

2.3.4CAE优化设计过程24

2.3.5优化设计在汽车工程领域的应用26

2.4工程数据库系统27

2.4.1工程数据库系统的概念及特点27

2.4.2数据模型28

2.4.3工程数据库的客户/服务器结构29

2.4.4工程数据库系统的构成方法31

2.5人工智能32

2.5.1人工智能的定义32

2.5.2人工智能的应用领域33

参考文献36

第3章汽车CAE的部分主流软件系统及其应用37

3.1ADAMS软件的功能及应用38

3.2ANSYS软件的功能及应用39

3.2.1ANSYS软件介绍39

3.2.2ANSYS软件的应用40

3.3NASTRAN软件的功能及应用42

3.3.1NASTRAN软件介绍42

3.3.2NASTRAN软件的应用43

3.4SYSNOISE软件的功能及应用45

3.4.1SYSNOISE软件介绍45

3.4.2SYSNOISE软件的应用46

3.5Matlab/Simulink软件的功能及应用47

3.5.1Matlab/Simulink软件介绍47

3.5.2Matlab/Simulink软件的应用48

3.6RecurDyn软件的功能及应用49

3.6.1RecurDyn软件介绍49

3.6.2RecurDyn软件的应用50

3.7ABAQUS软件的功能及应用51

3.7.1ABAQUS软件介绍51

3.7.2ABAQUS软件的应用52

3.8LS-DYNA软件的功能及应用54

3.8.1LS-DYNA软件介绍54

3.8.2LS-DYNA软件的应用55

3.9ADINA软件的功能及应用57

3.9.1ADINA软件介绍57

3.9.2ADINA软件的应用58

3.10ALGOR软件的功能及应用60

3.10.1ALGOR软件介绍60

3.10.2ALGOR软件的应用61

3.11HyperWorks软件的功能及应用63

3.11.1HyperWorks软件介绍63

3.11.2HyperWorks软件的应用65

3.12MSC.Dytran软件的功能及应用69

3.12.1MSC.Dytran软件介绍69

3.12.2MSC.Dytran软件的应用71

3.13MSC.Fatigue软件的功能及应用73

3.13.1MSC.Fatigue软件介绍73

3.13.2MSC.Fatigue软件的应用75

3.14STAR-CD软件的功能及应用76

3.14.1STAR-CD软件介绍76

3.14.2STAR-CD软件的应用77

3.15Fluent软件的功能及应用80

3.15.1Fluent软件介绍80

3.15.2Fluent软件的应用81

参考文献85

第4章基于ADAMS的微车后悬架螺栓受力分析87

4.1ADAMS的分析流程87

4.2螺旋弹簧非独立悬架及模型参数确定89

4.2.1螺旋弹簧非独立悬架的基本结构89

4.2.2模型参数定义90

4.3后悬架模型的建立90

4.3.1导向机构91

4.3.2弹性元件92

4.3.3阻尼元件93

4.3.4部件间的连接94

4.3.5定义通信器95

4.3.6后悬架子系统96

4.3.7轮胎与实验台架97

4.4模型测试及仿真分析98

4.4.1有限元分析98

4.4.2实验研究98

4.4.3实验结果与仿真结果的对比分析100

4.5后悬架螺栓受力分析101

4.5.1轮胎跳动对螺栓受力的影响101

4.5.2外加载荷对螺栓受力的影响102

参考文献105

第5章微型汽车发动机舱散热特性研究与改进设计106

5.1发动机舱散热数学模型106

5.1.1车身模型106

5.1.2发动机舱数学模型106

5.1.3模拟风洞的建立107

5.2网格生成108

5.3物理参数110

5.4边界条件110

5.4.1计算工况110

5.4.2外部边界条件111

5.4.3内部边界条件111

5.5发动机舱内外流场特性分析113

5.5.1外流场特性分析113

5.5.2内流场特性分析116

5.6发动机舱散热特性分析119

5.7发动机舱进风口设计分析121

5.8发动机舱温度场分析122

5.9基于前端进气设计参数优化123

5.9.1前端进风口参数对冷却风气流的影响123

5.9.2上下进气格栅进风量比例的改进124

5.9.3上下进气格栅进风角度的改进125

5.9.4上下进气格栅之间结构的改进127

5.9.5散热器两侧加装导流板128

5.10冷却系统布置设计优化130

5.10.1冷却系统布置方式改进130

5.10.2散热器与风扇距离的改进131

5.11发动机舱散热改进设计效果分析133

5.12发动机舱散热改进设计实验验证134

5.12.1实验系统组成134

5.12.2改进前后冷却系统散热性能对比分析137

5.12.3改进前后发动机舱空间温度对比分析141

5.12.4改进前后冷却风风速对比分析143

参考文献145

第6章基于减少功率损失的微型汽车传动系统参数优化147

6.1微型汽车传动系统功率损失模型147

6.1.1离合器功率损失模型147

6.1.2搅油功率损失模型148

6.1.3风阻功率损失模型150

6.1.4圆柱齿轮功率损失模型150

6.1.5圆锥齿轮功率损失模型152

6.1.6轴承功率损失模型155

6.1.7油封功率损失模型156

6.2各部件功率损失仿真模型157

6.2.1离合器功率损失仿真模型157

6.2.2变速器功率损失仿真模型157

6.2.3主减速器功率损失仿真模型157

6.2.4差速器功率损失仿真模型157

6.2.5半轴功率损失仿真模型158

6.2.6传动系统功率损失仿真模型158

6.3微型汽车传动系统功率损失的试验研究160

6.3.1微型汽车传动系统功率损失试验方案160

6.3.2微型汽车传动系统功率损失试验方案实施164

6.4试验测试结果与仿真结果对比分析165

6.4.1变速箱功率损失试验测试与仿真结果对比分析165

6.4.2主减速器功率损失试验测试与仿真结果对比分析166

6.4.3传动系统功率损失试验测试与仿真结果对比分析166

6.5基于减少功率损失的传动系统参数优化设计167

6.5.1传动系统参数对整车性能的影响168

6.5.2参数优化设计169

6.5.3优化算法的选择171

6.5.4优化仿真及结果分析172

参考文献176

第7章基于碰撞安全的微车车身轻量化研究178

7.1微车车身结构与轻量化材料178

7.1.1微车车身结构179

7.1.2微车车身轻量化材料选择180

7.2微车车身模型的创建及工况分析189

7.2.1微车车身有限元模型的建立190

7.2.2微车车身弯曲刚度分析192

7.2.3微车车身扭转刚度分析195

7.2.4微车车身自由模态分析197

7.3微车车身结构件的轻量化设计200

7.3.1基于灵敏度分析的结构件筛选200

7.3.2微车车身动静态特性的灵敏度分析202

7.4微车车身模型的多目标优化206

7.4.1多目标试验设计206

7.4.2建立近似数学模型207

7.4.3多目标优化计算209

7.5微车车身碰撞性能优化及验证213

7.5.1微车安全碰撞国家标准及工况分析213

7.5.2微车车身轻量化前后正面碰撞性能对比215

7.5.3微车耐撞性结构优化及轻量化性能验证216

参考文献222

第8章面向正面碰撞的微型汽车前纵梁结构设计224

8.1正面碰撞车身加速度波形目标分解225

8.1.1正面碰撞加速度的等效双台阶梯形波225

8.1.2碰撞波形特征值对乘员损伤的影响分析228

8.1.3前纵梁设计目标233

8.2前纵梁结构设计方法及试验验证235

8.2.1动态落锤试验235

8.2.2轴向冲击载荷下帽形截面梁结构压溃特性分析236

8.2.3前纵梁结构设计方法238

8.3正面碰撞工况下前纵梁多目标优化设计246

8.3.1近似模型方法246

8.3.2空间收缩回归法250

8.3.3正面碰撞台车模型253

8.3.4前纵梁结构多目标优化设计256

参考文献262

包装物流系统

作者：  周廷美，卢杰主编

出版社：化学工业出版社,2014

简介：《包装工程专业系列教材·"十二五"普通高等教育本科规划教材:包装物流系统》内容丰富、取材新颖、实用性强，既可供高等学校包装工程专业和物流专业的相关课程作为教材使用，也可供从事与包装、物流相关的科研、设计、质检与流通等部门的技术人员、设计人员及管理人员参考。

包装物流概论[电子资源.图书]

作者：  周廷美，张英主编

出版社：化学工业出版社,2006

简介：　　《高等学校教材包装工程专业系列教材：包装物流概论》强调用系统、整体的观点去理解和处理供应链各环节的包装物流问题，运用系统工程的思想和方法去进行包装系统的设计。　　 　　《高等学校教材包装工程专业系列教材：包装物流概论》系统地介绍了包装物流系统设计的方法及最新的研究成果，内容包括包装和物流的市场、包装物流系统的构架、包装物流系统的发展趋势、包装材料与容器的选用、物流中的包装技术、包装物流系统的研究方法和评价工具、包装物流系统的管理、零售链中的包装物流活动及案例研究、包装物流信息系统、包装物流系统与产品的集成开发、包装物流系统的计算机仿真、包装物流系统的案例研究、与包装物流系统相关的法律法规及标准、包装物流与环境、绿色包装物流系统与资源的综合利用、包装废弃物的反向物流系统案例研究等。《高等学校教材包装工程专业系列教材：包装物流概论》所收集的案例大多经过了试验验证，对包装物流系统的设计、评价具有一定的参考价值。 　　《高等学校教材包装工程专业系列教材：包装物流概论》可作为高等学校包装工程专业和物流专业的本科生、研究生教材，也可供包装物流系统研究、开发技术人员参考。

机械零件与系统优化设计建模及应用[电子资源.图书]

作者：  周廷美，蓝悦明编著

出版社：化学工业出版社,2005

简介：简介 本书系统地介绍了机械优化设计的常用方法及最新的研究成果，包括多目标优化、非线性规划的灵敏度分析、模糊优化、可靠性优化、工程随机变量优化、智能优化等；同时对机械零件与系统的优化设计建模及应用作了较全面、详细的论述，且重点突出于工程应用。本书可使读者了解各种优化方法的适用条件和应用方法，书中大部分模型都有实际工程背景，可以方便地套用。本书可供机械设计工程、研究、开发技术人员参考，也可作为高等学校相关专业本科生、研究生教材。目录 第1章优化设计方法1 11优化设计概述1 111优化设计的数学模型2 1111传递转矩并承受弯矩的等截面轴的优化设计2 1112优化设计的数学模型4 112优化过程的几何描述6 113迭代终止准则7 12无约束优化方法7 121常用一维搜索方法8 1211搜索区间的确定8 12120618法9 1213一维搜索的其他方法11 122梯度法（最速下降法）12 1221梯度法的基本思路12 1222算例13 1223梯度法讨论14 123牛顿型方法16 1231基本思路16 1232算例17 1233牛顿法的讨论18 124共轭梯度法20 125变尺度法20 1251DFP变尺度法22 1252DFP变尺度法的计算步骤22 1253BFGS变尺度法24 126坐标轮换法24 1261坐标轮换法的基本思路25 1262坐标轮换法的讨论26 127Powell方法27 1271Powell的基本算法27 1272改进Powell的算法29 128各种无约束优化方法的比较32 1281迭代公式32 1282各种方法的比较32 13约束优化33 131惩罚函数法34 1311内点惩罚函数法35 1312外点惩罚函数法37 1313SUMT方法的讨论38 1314混合惩罚函数法40 1315惩罚函数法的计算过程及框图41 132复合形法42 1321初始复合形的生成42 1322搜索策略43 1323复合形法的讨论45 133简约梯度法及广义简约梯度法45 1331简约梯度法45 1332广义简约梯度法49 14应用实例51 141行星轮系的优化设计51 142键连接的优化设计53 1421平键、楔键、切向键的失效形式及其优化数学模型53 1422优化结果55 143滑块式万向接轴优化设计56 1431优化模型的建立56 1432优化方法的选择57 1433计算结果及处理57 144汽车变截面钢板弹簧的优化设计58 1441数学模型的建立59 1442优化设计计算66 1443计算结果分析67 参考文献68 第2章机械优化设计的建模及优化方法评价69 21机械优化设计的一般过程69 22机械优化设计建模的基本原则71 221确定系统边界71 222设计变量的选择72 223确定目标函数73 224建立约束函数74 23机械优化设计数学模型的分析与变换78 231模型变换的概念及作用78 232尺度变换的概念80 233模型线性化83 234将代数模型转化为几何规划85 24优化方法的评价87 241考题的选择87 242优化方法及程序的评价指标88 243评价结果89 244优化方法程序的选择方法90 参考文献91 第3章多目标优化设计的建模及应用92 31多目标优化设计的数学模型92 32多目标优化设计的求解方法93 321统一目标法93 3211线性加权法93 3212理想点法93 3213目标规划法94 3214乘除法94 3215功效系数法95 322主目标法95 323分层序列法96 324极大-极小法96 33应用实例97 331摆线针轮行星减速器多目标优化设计97 3311基本尺寸的几何计算97 3312建立优化设计的数学模型97 3313多目标优化设计方法的选择103 3314计算实例103 332四连杆变幅机构的多目标优化设计104 3321四连杆变幅机构分析104 3322四连杆变幅机构优化的数学模型105 3323四连杆变幅机构的优化结果109 参考文献110 第4章非线性规划的灵敏度分析111 41概述112 42使用几何规划进行灵敏度分析的原理和方法112 421正定几何规划和带负数的几何规划灵敏度分析的基本 原理112 4211几何规划简介112 4212使用几何规划进行灵敏度分析的基本原理114 422使用几何规划进行灵敏度分析的算法117 423使用几何规划进行结构优化设计的灵敏度分析120 4231建立空心梁的优化设计的数学模型120 4232使用几何规划进行灵敏度分析122 4233应注意的问题125 43使用惩罚函数法进行灵敏度分析的原理和方法125 431一般参数非线性规划126 432灵敏度分析的基本原理127 433使用惩罚函数法进行灵敏度分析的基本原理130 44使用惩罚函数法进行起重机结构优化设计的灵敏度 分析133 441起重机箱型主梁的优化问题133 442灵敏度分析134 45使用惩罚函数法进行四连杆变幅机构优化的灵敏度 分析138 451约束右边干扰时的灵敏度分析138 452参变量干扰时的灵敏度分析142 453四连杆变幅机构灵敏度分析的结果153 参考文献156 第5章模糊优化设计的建模及应用157 51常规机械优化设计与模糊优化设计157 52模糊优化设计的数学模型158 521模糊优化的设计变量158 522模糊优化设计的目标函数159 523模糊优化设计的约束条件159 524模糊优化的数学模型159 53模糊优化设计的基本含义及分类160 531模糊优化设计的基本含义160 532模糊优化设计的分类160 54对称模糊优化设计及其解法161 541对称模糊优化模型161 542模糊优越集的其他形式162 543非模糊目标函数极值的求解方法163 55模糊优化迭代的基本解法163 551模糊优化迭代的基本原理163 552对称模糊优化迭代的步骤165 56非对称优化设计的数学模型166 561非对称模糊优化设计的数学模型166 562容差的确定168 563非对称模糊优化模型的水平截集法171 57多目标模糊优化173 571常规多目标优化设计的模糊解法173 572对称多目标模糊优化模型的求解175 573普通多目标模糊优化模型的求解176 574模糊综合评判的多目标优化解177 575多目标模糊优化设计的理想点法179 58应用实例183 581柱塞式液压泵系统模糊可靠性优化设计的研究183 5811柱塞泵系统可靠度模型的建立183 5812柱塞泵系统的模糊可靠度分配184 5813计算结果及结论187 582圆柱形螺旋压缩弹簧的模糊多目标优化设计188 5821多目标模糊优化模型的建立189 5822模糊约束的处理191 5823优化模型的求解193 参考文献194 第6章可靠性优化设计的建模及应用195 61机械可靠度计算模型195 611机械零件应力-强度“干涉”模型195 612应力、强度均为正态分布的可靠性模型197 613应力和强度为其他分布时的可靠度计算198 614机械零部件强度可靠性近似计算模型199 6141图解近似计算模型199 6142概率分布的Edgeworth级数渐近展开近似计算模型200 6143MontaCarlo近似计算模型201 6144最大失效概率法202 6145其他近似计算方法的可靠度计算204 615机械系统的可靠度计算204 6151串联系统的可靠度204 6152纯并联系统205 6153表决系统205 6154等待系统206 6155复杂机械系统207 62机械系统可靠度优化分配模型208 621等分配模型208 622相对失效率模型209 623AGREE分配模型209 63机械可靠度优化设计210 631机械可靠性优化设计的数学规划模型210 6311单元零部件可靠性优化设计的数学规划模型211 6312系统可靠性优化分配的数学规划模型212 6313系统可靠性优化设计的整体数学规划模型212 63143种数学规划模型之间的关系及证明213 632机械系统可靠性优化设计的实现策略214 6321耦合优化策略214 6322分解协调优化策略214 6323分散优化策略217 64应用实例218 641行星轮传动系统的可靠性优化设计218 6411行星轮传动系统的优化设计模型218 6412行星轮传动系统可靠性优化设计过程220 6413计算实例与分析221 642装载机差速器的可靠性优化设计222 6421差速器齿轮齿根弯曲强度的可靠度计算223 6422差速器可靠性优化设计数学模型的建立225 6423优化方法及计算结果分析227 参考文献228 第7章工程随机变量优化设计建模及应用229 71工程随机变量优化设计的数学模型229 711工程设计信息的不确定性229 712工程随机优化设计的基本概念231 713工程随机优化设计的几种基本模型234 7131统计均值模型234 7132概率约束函数模型235 7133风险设计模型236 7134容差设计模型237 7135补偿模型238 7136工程随机优化设计模型的统一形式239 72随机模型的求解方法239 721随机拟次梯度法240 722随机逼近法244 723随机模拟搜索法245 73应用实例248 731压力容器的概率优化设计248 7311压力容器的概率优化设计数学模型249 7312优化设计结果250 732气动换向装置输出特性的容差最优设计251 7321设计条件251 7322容差设计模型的建立252 7323计算结果253 733不完全概率信息的连杆可靠性优化设计254 7331连杆的力学模型254 7332连杆优化设计的数学模型256 7333连杆的优化求解257 734V带传动的概率约束函数模型的优化设计257 7341建立V带传动的概率约束函数模型258 7342V带的优化求解263 参考文献264 第8章智能优化设计建模及应用265 81神经网络优化计算原理265 811神经网络优化计算原理及过程266 812用于机械优化设计的几种神经网络模型266 8121反馈神经网络267 8122多层前向神经网络268 82神经网络优化计算的工程应用270 821齿轮传动机构人工神经网络辅助优化设计270 8211BP神经网络模型原理270 8212齿轮机构BP网络辅助优化设计272 822盘式制动器多目标优化的神经网络方法275 8221建立盘式制动器优化设计的数学模型275 8222神经网络优化279 8223计算结果分析280 83用于机械优化设计的进化计算方法281 831遗传算法282 8311遗传算法的计算步骤282 8312基于遗传算法的双万向轴优化设计283 832进化策略应用于机械优化设计287 84基于过程的优化算法及在机床主轴中的应用287 841基于过程的优化算法基本理论288 842基于过程的机床主轴优化设计290 843计算结果分析292 85结束语293 参考文献293

包装及包装废弃物管理与环境经济

作者：  周廷美主编

出版社：化学工业出版社,2007

简介：　　《包装及包装废弃物管理与环境经济》系统地介绍了欧美等发达国家的包装和包装废弃物的管理法规，包括欧盟的包装和包装废弃物指令94／62／EC，2004年的修订指令2004／12／EC及欧盟各成员国将欧盟指令转化成的国家法律法规，北欧的环境包装税，德国包装及包装废弃物处理的DSD系统，北美的包装环境政策，美国包装环境法规，日本的包装与环境政策，包装废弃物的综合利用，绿色包装的评价理论及环境标准，包装管理的经济手段等；《包装及包装废弃物管理与环境经济》收集了大量的欧美等发达国家在包装废弃物管理中的数据资料，如回收再生目标及完成情况，包装环境税的税率及各种经济手段的费用等。这些内容对我们的包装废弃物立法具有一定的参考价值。 　　《包装及包装废弃物管理与环境经济》可供包装管理的研究、开发技术人员参考，也可作为高等学校包装工程专业的本科生、研究生教材。