优化设计在汽车零部件轻量化中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com．设计．计算·研究·优化设计在汽车零部件轻量化中的应用蔡锋张亮亮刘旌扬(一汽海马汽车股份有限公司)【摘要】简述了优化设计的理论基础。建立了某车型驻车手柄组件有限元模型，并进行了该组件横向剐度校核和静强度校核．结果表明其横向刚度和静强度均满足标准要求为实现该驻车手柄组件轻量化．分别对其支架和手柄进行拓扑优化和形貌优化。优化结果表明，新结构驻车手柄组件在满足横向刚度和静强度标准要求的同时使新结构支架质量减轻了3．5％主题词：优化设计驻车手柄组件轻量化中图分类号：U462文献标识码：A文章编号：1000—3703(2010)0

2、4—0025—04ApplicationofOptimizationDesignintheLightweightofAutomotiveComponentsCaiFeng，ZhangLiangliang，LiuJingyang(FawHaimaAutomobileCo．，Ltd)【Abstract]Theoreticalbasisofoptimizationdesignisbrie~dinthepaper．AndaFEmodelofparkingbrakehandleassemblyofacarmodelisestablished，andlateralri

3、gidityandstaticstrengthofthisassemblyarechecked．Theresultsshowthatbothlateralrigidityandstaticstrengthofthisassemblymeetrequirementofstandard．Forthelightweightdesignoftheparkingbrakehandleassembly，topologicalandtopographicoptimizationismadetothebrakebracketandhandle．Theresultofopt

4、imizationshowthatwiththenewparkingbrakehandleassembly，notonlylateralrigidityandstaticstrengthcomplywithrequirementofstandard．butalsothemassofthenewbracketisreducedby3．5％．Keywords：Optimizationdesign，Parkingbrakehandleassembly，Lightweight设计变量是指表征设计的一组可选择的参数。1前言在数学上，设计变量表示为由其分量组成的向量：

5、汽车轻量化已成为整车企业适应市场发展趋势1的必然要求。目前，对于现有车型的轻量化，主要方={；}=(，⋯，X,n)∈En(1)法是从零部件轻量化做起．逐步积累．最终满足整车轻量化的目标针对某车型轻量化目标．项目组根式中．表示n维欧式空间。据实际情况从整车零部件清单中选取了80个零部评价设计优劣的标准称为目标，因为它是设计件．借助CAE方法重新对其结构进行优化设计。最变量的函数．所以又称为目标函数，如后成功减轻了46个零部件的质量．并且保持整车的_厂()，⋯，)(2)各项性能不变本文挑选了驻车手柄组件结构优化约束条件是指对设计的限制．它反映了设计变作为案例．

6、阐述了如何利用HyperWorks软件的优化量在设计过程中必须遵循的相互制约关系．可以表功能．实现零部件轻量化的过程示为等式或不等式：g(一，Xn)=012优化设计的理论基础h(一，％)≤0J(3)结构优化设计源于马克思威尔理论和米歇尔桁因为约束条件也是设计变量的函数．所以又可架的研究．许多人在结构优化的理论研究和工程应以称之为约束函数。用方面作了很多的工作【l】在结构优化设计中．目标函数最优可以使结构优化设计有3个要素，分别为设计变量、目标函质量最轻、结构造价最少、最大应力极小、安全度最数和约束条件大或者使用寿命最长等．如果是其中之一则为单目2010年第

7、4期一25—学兔兔www.xuetutu.com．设计．计算．研究．标优化．数学模型为求一，使。。，)--+1111nf4)s．t．(一，Xn)=0=1，⋯，

8、，)求使h(l，⋯，)≤0(=1，⋯，K)∑．一由=iZf(x一，Xn)_max等价于-厂(一，3Cn)_，min，所以只用式(4)一种表达式就可以包含目标最大和目标最小两类优化问题、％如果优化问题中含有多个目标(一，％)(f=1，⋯，，J)，可以根据目标的重要程度不同，将最重要1驻军手柄组件结构不意m-c的作为目标函数。其余的作为约束条件来处理．数学有限元模型中．各零部件均采用PSHELL单元表达

9、为：进行网格划分．支架的安装固定点处进行全约束处求一，理，采用RB