基于拓撲優(yōu)化方法的商用車車架設(shè)計與分析.pdf

1、商用車車架是非承載式汽車（重型商用車）車身的重要部件之一，承受車輛的大部分載荷。車輛在行駛過程中，車架勢必要承擔(dān)由彎曲、扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜多變載荷所引起的彎矩和剪切力，而且還會承受路面和動力總成（發(fā)動機，驅(qū)動橋等）的激勵而產(chǎn)生振動。其性能會直接影響到車輛整體的質(zhì)量，因此車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計就顯得非常重要。在很多情況下，設(shè)計人員僅靠設(shè)計經(jīng)驗對車架進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，缺乏一種有效的設(shè)計方法作為設(shè)計標(biāo)準供設(shè)計人員參考。
　　本文采用拓撲優(yōu)化設(shè)計方法對商用車

2、車架進行概念設(shè)計，首先查閱相關(guān)文獻，了解結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法的發(fā)展歷程、基本概念以及國內(nèi)外發(fā)展情況;然后以國內(nèi)某款商用車車架為優(yōu)化設(shè)計對象，利用Catia建立車架的三維幾何模型，在Hypermesh劃分網(wǎng)格，定義材料屬性，施加載荷和約束條件，建立車架有限元模型;根據(jù)車輛行駛中常見的七種典型工況，對車架添加應(yīng)力約束和體積比約束，對車架進行靜態(tài)單工況及組合工況拓撲優(yōu)化設(shè)計，得到車架靜態(tài)組合工況下的拓撲優(yōu)化結(jié)構(gòu);然后考慮動態(tài)因素對車架性能的影響，

3、將固有頻率約束引入到優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中，依照靜態(tài)工況的設(shè)計思路，對車架進行動態(tài)工況下的拓撲優(yōu)化設(shè)計，得到動態(tài)組合工況下的車架優(yōu)化結(jié)構(gòu)，并以此為模板，將其整體結(jié)構(gòu)分為四個局部優(yōu)化區(qū)域，根據(jù)不同區(qū)域的具體敏感工況，對車架進行局部二次拓撲優(yōu)化設(shè)計，最終得到了與實際情況相符合的車架新結(jié)構(gòu);為了驗證車架新結(jié)構(gòu)的性能，在文章的最后利用有限元方法對車架進行驗證，利用Hypermesh對車架進行靜強度分析，剛度分析以及模態(tài)分析，并將分析數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)作對比，