考虑动态特性的多工况车身结构拓扑优化研究.pdfVIP

学兔兔 第50卷第20期 机 械 工 程 学 报 Vb1．50 NO．20 2014年 l0 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING 0ct． 2014 DoI：1O．3901／JM E．2014．2O．122 考虑动态特性的多工况车身结构拓扑优化研究半 兰凤崇 ，2赖番结1,2 陈吉清 ，2 马芳武。 (1．华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640； 2．华南理工大学广东省汽车工程重点实验室 广州 510640； 3．吉利汽车研究院 杭州 311228) 摘要：由于车身结构在汽车行驶过程中主要是保证其静动态承载性能，因此在概念设计阶段考虑其多种承载工况，特别是车 身的动态性能要求来确定车身结构的最佳拓扑形式十分重要。结合整车多工况多体动力学分析，运用折衷规划法定义整车实 际行驶工况下车身结构静态刚度和动态振动频率最大化的综合 目标函数，通过层次分析法确定各工况的最优权重系数，进行 车身结构的综合 目标优化设计。以方程式赛车的车身结构设计为例，进行综合 目标的拓扑优化设计，结果表明该方法进行车 身结构的概念设计可行且有效。同时，经对比根据设计经验和基于正交试验定义权重系数的两种方法得出的优化结果，其车 身的刚度和前6阶频率均有不同程度的提高，且结构更加合理，同时提高了计算效率。 关键词：车身结构；动态性能；综合 目标；权重系数；拓扑优化 中图分类号：U463 M ulti-caseTopologyOptimizationofBodyStructureConsidering DynamicCharacteristic LANFengchong， LAIFanjie，2 CHENJiqing， MAFangwu (1．SchoolofMechanicalAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640； 2．GuangdongProvincialKeyLaboratoryofAutomotiveEngineering， SouthChinaUniversiytofTechnology,Guangzhou510640； 3．InstituteofGeelyAutomobile，Hnagzhou311228) Abstract：Asthebody structureissupposedtoguaranteeitsstaticna ddynamicbearingcapacities，SO itisvery importanceto determinetheoptimaltopologicalbodystructuretoconsideravarietyofloadingcaseandtherequirementofdynamicperformancein hteconceptualdesign phase．Combininganalysisofmulti-body dynamicswiht multiple loading conditions，acomprehensive objectivefunctionmaximizinghtestaticstiffnessundermulti-conditionsnaddnyamicfrequencyofvibrationisdefinedusingthe compromiseprogrammingapproach，andcomprehensiveobjectivetopologyoptimizationisconducte