【课程介绍】

从节能、安全、环境和法规上，汽车轻量化技术是未来汽车行业的必然发展趋势，课程内容系统介绍了关于汽车轻量化技术设计原则、结构设计方法和计算方法。结合电池包的设计要求，展开能够应用于实际工作中的轻量化技术介绍。

为了避免计算的复杂，本课程设计使用Catia和Solidworks实现可靠性的计算，使工程师能够实现设计完成零件既可以进行有限元分析，加快设计效率，提高设计能力。

本课程也包含VDI2230高强度螺纹连接设计技术，并提供设计计算工具。

【课程大纲】

电池包的结构分析（本公司产品案例典型分析）

轻量化的目标确立

轻量化设计的成本模型

轻量化设计的方法和工具

轻量化的构造

轻量化的材料选择

轻量化结构设计原则

l 轻量化结构的设计原则

l 规则一：直接的力导入与力平衡

l 规则二：大的面积惯性矩与阻力矩

l 规则三：轻盈的结构

l 规则四：利用曲率的自然支撑作用

l 规则五：在主承载方向进行有针对性的加固设计

l 规则六：优先遵循集成化原则

l 规则七：面向可装配的机构轻量化设计

l 规则八：达到预期的寿命设计

材料力学

l 结构模型

n 杆支撑结构：杆、梁

n 平面支撑结构：盘、板、壳

n 空间支撑结构：

l 几何特征值

l 弹性方程

l 盘单元弹性定律

l 板单元弹性定律

l 壳单元的弹性定律

l 力流

l 力流与内力变量

l 剪切力

l 实心截面与管截面

l 抗剪壁桁梁型材

l 剪场设计

l 加固箱式型材

静态不确定结构

l 框架结构

l 平面桁架结构

l 空间桁架结构

l 临界应力载荷

l 部分挠曲方法

l 杆压弯

l 结构化型芯

l 不稳定形状

杆与梁的稳定性

板材和管的凸起

加固性设计

l 壳状结构

l 压槽

l 加强筋

l 边界加固

l 翻孔

连接技术

l 铆接

l 焊接

l 粘接

l 特殊连接

l 螺栓连接

螺纹连接的设计计算基础：VDI2230

3 载荷和变形条件

3.1 可用的计算方法概述

3.2 单个螺栓连接计算，力和变形分析

3.2.1 同轴紧固单螺栓连接

3.2.2 偏心紧固单螺栓连接

3.2.3 单边开放的连接

3.2.4 横向力的影响

4 计算步骤

4.1 概述

4.2 说明

5 数值计算

5.1 连接的回弹

5.1.1 螺栓的回弹

5.1.1.1 轴向回弹

5.1.1.2 弯曲回弹

5.1.2 重叠被连接件的回弹

5.1.2.1 同轴紧固单螺栓连接的回弹

5.1.2.2 偏心紧固单螺栓连接的回弹

5.1.2.3 偏心作用的轴向工作载荷的回弹

5.2 载荷系数

5.2.1 轴向作用的工作载荷的作用线-距离

5.2.2 载荷系数

5.2.2.1 基本原理

5.2.2.2 确定载荷系数n 的步骤

5.3 载荷系数和附加螺栓载荷

5.3.1 载荷系数和附加螺栓载荷的上限

5.3.1.1同轴负载

5.3.1.2偏心负载

5.3.1.3 特殊情况下的外部弯曲力矩

5.3.2 偏心载荷情况下上限的关系式

5.3.3 开式连接的关系式

5.4 预加载荷

5.4.1 **小夹紧力

5.4.2 预紧力的变化

5.4.2.1 由于压陷和松弛产生的预紧力变化

5.4.2.2 温度对预紧力的影响

5.4.3 装配预紧力和拧紧力矩

5.4.3.1 力矩控制拧紧

5.4.3.2 转角控制拧紧

5.4.3.3 屈服控制拧紧

5.4.3.4 拧紧方法的比较

5.4.3.5 **小装配预紧力

5.5 应力和应变的计算

5.5.1 装配应力

5.5.2 工作应力

5.5.3 交变应力

5.5.4 螺栓头和螺母支承面的表面压力

5.5.5 啮合长度

5.5.6 剪切应力

5.5.6.1 概述

5.5.6.2 载荷分布

5.5.6.3 静载荷

5.5.6.4 动载荷

6 提高螺栓连接工作可靠性的设计

6.1 螺栓连接耐久性

6.2 螺栓连接的松脱 

l 不同拧紧工艺和超弹性拧紧基础

n 扭紧工艺基础

n 螺纹连接的摩擦系数的重要性

n 角度和扭矩监测

n 螺栓静态扭矩失效分析

n 螺栓疲劳失效分析

结构优化

l 数学优化方法

l 结构参数的极值

l 简单**小化计算

振动应力载荷结构

l 应力载荷变化评估

l 失效分析

l 残余强度分析

结构可靠性分析

l 系统可靠性

l MTTF

l 早期失效和磨损失效