轿车车身拓扑优化设计方法研究.pdf

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1、轿车车身拓扑优化设计方法研究ResearchonTopologyOptimizationDesignMethodforCarBody2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。主答辩委员会签名：(工作单位、职称)蒋：毗【。＼委员：中国科学技术大学教授(博导)．杂<址合肥工业大学教授(博导)导师：与格艺合肥工业大学研究员独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

2、包含为获得金a曼兰些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文储嫁协如钾期枷／年么月位日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金壁』些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金g巴工些太兰L可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名．饼．参鹳签字日期：d护f

3、／年乒月徊学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：二玺等叛签字日期：2Dff年4月牌日电话：邮编：轿车车身拓扑优化设计方法研究摘要拓扑优化作为一种新型的结构优化技术越来越受到人们的重视，同时成为结构优化研究领域中的前沿课题和热点问题。结构拓扑优化在改善和保持结构性能的基础上可以得到材料的最优分布，使复杂结构在概念设计阶段即可灵活、理性地进行方案选择，达到既减少设计周期又减少制造成本的功效。本文以国内某SRV白车身为例建立了有限元模型，并对有限元模型的建立步骤以及单元质量控制原则进行了详细的探讨。同时对建立的有限元模型进行了模态、刚度分析

4、，为进一步优化提供参考。文中建立了该车身焊点缩减的拓扑优化模型，在保证车身的刚度和车身模态频率变化较小的基础上，对焊点数目进行缩减。同时分别采用了Hypermesh中OptiStruct模块和ANSYS两种方法进行优化分析，使焊点的总数目减少了30％，并对两种方法进行了比较。从结果可以看出OptiStruct模块能够有效地缩减白车身焊点数目，而且和ANSYS相比，对于车身模态频率的影响较小，更适合用于焊点缩减的拓扑优化。此外本文还建立了车身结构的拓扑优化模型，对车身进行拓扑优化，并根据优化结果对结构进行了修改。对修改后的模型重新进行模态刚度分析，结果

5、表明模态刚度值均有所提高，达到了刚度优化的目的。关键词：车身；模态；刚度；焊点缩减；拓扑优化ResearchOilTopologyOptimizationforCarBodyAbstractTopologyoptimization，whichisanewkindofstructureoptimizationtech-nique，hasbeenmoreandmoresignificant，andhasbecometheadvancedtopicsandhotspotinthefieldofstructuraloptimization．Basedonth

6、emaintenanceandtheimprovementofthestructureandthepropertiesofmaterials，thebestdistributionofmaterialscanbeacquiredbythestructuraloptimization．Usingthestructuraloptimization，betterplanscanbeselectedflexiblyandrationallyintheconceptde-signstage，whichmakesthedesigncycleandthemanuf

7、acturingcostsbeingre—duced．Inthepaper，withadomesticSRVasanexample，thefiniteelementmodelisestablished．MeanwhiletheestablishedstepsoftheFEMandthecontrollingprin—ciplesoftheelementqualityarediscussedindetail．ThemodalandthestiffnessareanalyzedbasedontheestablishedFEM，whichcanprovid

8、ethereferencesforfur—theroptimization．Thetopologyoptim