摘要拓扑优化是在改善或保持结构性能的同时使材料分布得到最优化。本文就对车架的拓扑优化设计做了研究，利用HyperWorks的优化模块，根据宝钢126吨重型汽车车架的设计要求,建立了拓扑优化的基础模型，并且目标函数是不同工况的变形能，约束函数是体积比，通过变密度法对同一模型进行多次拓扑计算，得到了一组相似的拓扑结构。最后，根据不同拓扑结果，选取了约束函数取值最小的一个拓扑结果来进行静力学分析。通过理论分析，该重载车辆的车架刚强度满足设计要求，其设计基本合理。63521

毕业论文关键词  拓扑优化   有限单元法   车架   HyperWorks   静力学分析

 毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title    Structure Optimization on Heavy Vehicle Frame                                   

Abstract Topology optimization can acquire the best distribution of material while containing or improving the performances. This paper discusses its application vehicle frame. 3D topology optimization model was built according to the design requirements on the 126 tons of heavy vehicle frame by HyperWorks, objective function is the distortion energy under several load steps, and the constraint function volume is fraction, using the method of changing density, carry out several topology optimizations on a same model, then get a set of results. Finally, according to the different of result, I selected one topology structure of the lowest constraint function for statics analysis. It is proper to use as the theoretical analysis.

Keywords  Topology Optimization     Finite Elements Method  Chassis Frame     HyperWorks     Static Analysis 

1  绪论 1

1.1  车架结构优化方法  1

1.2  国内外研究现状  1

1.3  本课题研究内容  3

2  拓扑优化 4

2.1  结构优化分类 4

2.2  拓扑优化 5

2.3  本章小结 7

3  HyperMesh的拓扑优化设计 8

3.1  HyperMesh软件简介 8

3.2  设计要求 9

3.3  车架拓扑优化的参数设定 14

3.4  拓扑优化设计及结果分析 16

3.5  车架的结构分析 19

3.6  本章小结 19

4  车架静力学分析 21

4.1  有限元法的基本思想和流程 21

4.2  车架静力学分析 21

4.3  结果显示与分析 24

4.4  本章小结 26

结论  27

致谢  28

参考文献 29

 插图目录

图1-1  汽车某支架零件的拓扑优化设计 2

图 1-2  SUV车架的拓扑优化设计流程 2

图1-3  国内对车车架拓扑优化的研究 3

图 2-1  尺寸优化设计流程 4

图2-2  拓扑优化设计流程 5

图 2-3  原模型和结构拓扑优化比较 5

图2-4  拓扑优化设计流程图 7

图 3-1  Optistruct结构优化设计流程图 9

图 3-2  参照的框架车 10

图3-3  车架的拓扑优化设计区域 11

图 3-4  车架网格图 12

图3-5  位移约束位置图 12

图 3-6  空载车架受力图 13

图3-7  满载车架受力图 14

图 3-8  优化定义设计变量面板 14

图 3-9  应变能响应控制面板 15

图3-10 体积响应控制面板 15

图 3-11 目标函数控制面板 15

图3-12 约束条件控制面板 15

图 3-13 空载时拓扑优化密度云图 16