1.5 论文研究的主要内容

在课题开始之前首先需要对汽车座椅安装板零件进行设计和建模，掌握有限

元软件的分析使用方法，对零件进行有限元分析，通过阅读文献了解汽车零件的 设计，结构强度分析方法，研究零件刚度对其的重要性，确定零件的刚度要求， 对不合理的部分再次设计最终得到满足设计要求的零件。 

2 汽车座椅安装板的建模

2.1 有限元分析

有限元的基本思想是把连续的几何结构离散成有限个单元，并在每一个单元 中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体， 同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一单元中假设一个近似插值以 表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从 而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题，求解得 到节点值后就可以通过设定的插值函数确定单元上以至整个集合体上的场函数。 有限元离散过程中，相邻单元在同一节点上场变量相同达到连续，但未必在单元 边界上任何一点连续；在把载荷转化为节点载荷的过程中，只是考虑单元总体平 衡，在单元内部和边界上不用保证每点都满足控制方程。 文献综述

2.1.1 有限元分析基本步骤

在这次论文的研究设计中，利用 ANSYS 静力学分析过程主要是分为以下六个 步骤： 

（1）添加材料：（为零件选取适当的材料，并且添加进去） 

（2）建立模型：（添加零件的模型放入软件中） 

（3）网格划分：（选取方式对零件模型进行网格划分） 

（4）施加载荷：（添加载荷和力） 

（5）加载求解：（划分网格并且添加载荷） 

（6）结果后处理：（分析各种应力图） 在这次有限元分析中，是利用 ANSYS 软件进行分析的。 

对于不同的物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤都是相同 的，只是具体的公式推导和运算不同。对于常用的结构分析，有限元分析过程大 概可以分为以下 7 个步骤： 

（1）结构的离散化 将结构物分割成有限个单元体，并且在单元体的指定点的设置为节点，使相

邻单元的有关参数可以具有一定的连续性，并构成一单元的几何体，以它来替代 原来的结构，显然，单元越小（网格越小），则离散结构的近似程度越好，计算 结果也就越精确，但计算量将增大，所以说，结构的离散化是有限元分析法的核

心技术之一。 

（2）选择位移模式 在有限元分析法中，选择节点位移作为基本的未知量称为位移法；选择节点

力作为基本的未知量时称为力法；取一部分节点力和一部分节点位移作为基本的 未知量时称为混合法，其中位移法更容易实现计算机的自动化处理，所以说，在 有限元分析法中位移应用范围最广。当采用位移法时，物体或者结构物件离散化 之后，就可以把单元中的一些物理量，比如说位移，应力和应变等由节点位移来 表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些能逼近原函数的近似函数予以描 述。通常，有限元分析法就将位移表示为坐标变量的简单函数，这种函数称为位 移模式或者位移函数，通常采用多项式作为位移模式。 

（3）推导单元刚度矩阵 根据单元的材料性质，形状，尺寸，位置，节点数目及其含义等，找出单元

节点力和节点位移的关系式，这是单元分析中关键的一步。此时，需要的应用弹 性力学中的几何方程和本构方程来建立力和位移的方程式，从而到处单元刚度的 矩阵。