有限元法的诞生可以追溯到二十世纪四十年代初。在1943年,数学家R。库朗(R。Courant)已经提出了有限元这一思想,他创造性地尝试了使用定义在三角形区域上的片连续函数最小位能原理求解扭转问题。但是,受限于当时的条件,未能得到世人的重视。1956年,M。J。Turner等人发表了一篇关于结构分析使用直接刚度法的文章,他们通过把整体结构划分为一个个三角形及矩形的小单元,利用这些单元求得单元节点力与位移之间的刚度矩阵。在1960年,Clough在他的论文中第一次提出了“有限元”这一术语[3]。78431
轿车侧面碰撞有限元模型 某车架刚强度分析有限元模型
60年代,有限元法开始用于汽车车架刚强度的分析和计算。美国宇航局(NASA)在1970年将NASRAN有限元分析程序应用于汽车结构的分析过程中。通过对车架结构的静强度有限元法分析,车架的自重得以减轻,是最早的车架轻量化分析。当前,国外的各大汽车公司使用有限元软件对车架等汽车结构进行静态分析、动态分析、模态分析、仿真等的技术已经相当成熟,其研究方向已经转至瞬态响应分析、碰撞及噪声分析、车辆刚强度分析、噪声和振动舒适性(NVH)等领域[4]。论文网
2 国内研究现状
有限元法(Finite Element Methods)在国内的应用也越来越广泛。二十世纪八十年代,大连理工大学工程力学研究所研发了国内首个有限元程序系统JIGFEX,并于1983年开发出微机版JIGFEX-W。目前,利用有限元法进行分析计算已经渗透到工程结构设计分析的各个领域和阶段,从微米级电子元器件,到大型的三峡工程,有限元法已成为我国经济发展中不可或缺的计算分析桥梁。
综上所述,目前国内外汽车结构有限元分析的研究应用及发展趋势主要表现在以下几个方面:
1)汽车结构有限元刚强度分析。
2)汽车零部件或结构件的优化设计。
3)汽车动力学分析。
4)汽车零部件及整车的疲劳分析。
5)汽车整车分析。
6)汽车操纵稳定性分析。
7)汽车结构噪声分析。
8)汽车空气动力学分析。