中型客车车架结构拓扑优化设计
客车车架结构的优化设计开题报告
客车车架结构的优化设计1、选题目的：车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机、地盘和车身等总成连成一个有机的整体，即将各总成组成为一辆完整的汽车。
同时，车架还承受各种静载荷和动载荷。
作为汽车重要组成部分的车架则是汽车的“骨骼”，是汽车所有总成零部件“生存”的载体。
车架受力复杂，通过行走系和车身的力都作用于车架上，车架结构的好坏及载荷分配是否合理是汽车设计成功与否的关键之一。
设计合理的车架结构对汽车有着十分重要的意义。
特别对客车底盘，在设计过程中不但要考虑各总成零部件的合理布置以及其方便维修性、可靠性和工艺性，还要充分考虑最大限度地满足车身对底盘的特殊要求，如纵梁的结构、横梁和外支架（牛腿）的位置及连接方式、行李箱大小、地板高度和通道宽度、驾驶区及座椅布置、车门数量和位置等。
对同样型号的客车底盘，不同的用户对车架的要求不尽相同，甚至有较大的差异。
2、研究意义：现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，其功用是支撑链接汽车的各零件部件，并承载来自车内外的各种载荷。
车价是整个汽车的基础，汽车绝大多数不见和总成都是通过车架来固定其未知的。
车架的结构形式首先应满足汽车总体布置要求。
当汽车在复杂的行驶过程中，固定在车架上各总成和部件之间不应该发生干涉，当汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形及在纵向平面内的弯曲变形，当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架变成菱形。
因此，车架还应具有足够的强度和适当的刚度，同时还要求其质量尽可能的小，车架应布置的离地面近些等。
因而，如何判断车架结构的合理性及静动态特性的优劣，并对车架结构设计进行优化，是一项十分重要的工作。
客车车架的结构复杂，用经典力学方法不可能得到精确解。
特别是在设计的初期，因无法实测数据，只能依靠经验和类比设计，因而缺乏建立在力学分析基础上的科学依据。
客车车架的设计与制造是开发新车型最重要的组成部分。
由于受各种条件的限制，目前我国基本上还在沿用传统的手工计算方法和连接时的设计与制造过程。
客车车身骨架结构优化设计与先进技术应用
客车车身骨架结构优化设计与先进技术应用发布时间：2021-09-14T06:44:01.537Z 来源：《科学与技术》2021年第14期5月作者：龙宪阁[导读] 随着我国与出行安全相关的法律法规越来越完善，乘用车的整体设计越来越受到重视。
优化车身框架结构设计方案与用料是增加客车的安全性的一种重要方法，龙宪阁辽宁大连 116000 宁波吉利汽车研究开发有限公司摘要：随着我国与出行安全相关的法律法规越来越完善，乘用车的整体设计越来越受到重视。
优化车身框架结构设计方案与用料是增加客车的安全性的一种重要方法，通过合理的设计可以有效的提升客车的安全性。
公交车设计还必须融入更先进的技术，以便公交车设计随着时间的推移而发展并满足现代出行理念的要求。
本文对客车车身设计及先进技术应用进行深入分析，希望对相关人员有所启发，鼓励客车设计的发展。
关键词：客车车身；骨架结构；优化设计；先进技术；应用现阶段，人们越来越重视乘用车的安全性能，能源使用问题也越来越紧张，乘用车的设计过程不仅要注重提高安全性，更要注重采用更先进的技术使乘用车能够运行新的使用能源来减少废气排放总量。
车身框架结构的优化和改进已成为当前汽车制造商的核心研究内容，相关科研机构也在不断加大研究力度。
对这一内容进行深入分析可以帮助广大科研工作者更加清晰的认识车辆的结构特点。
1车身结构机械控制的理论分析客车结构分为非承重、半承重和全承重三种。
全车身结构将成为未来乘用车结构设计的中流砥柱。
非承重或半承重车身与全承重车身最大的区别在于，它有自己的大规格车架，而是用特殊形状的钢管焊接而成的全承重车身，相对较小的横截面总载荷承载结构。
力学分析表明，杆体（薄件）承受轴向变形能力强，抗弯曲性能相对较弱，因此必须保证杆体（框架）具有足够的刚度，一般可以采用增大面积与增加加强筋等方式来祈祷提高强度的作用，通过对局部车架的补强，可以有效提高车辆的整体承载能力的同时不会大幅的增加车辆的自重。
基于正交试验的大型客车车身结构多工况拓扑优化研究
基于正交试验的大型客车车身结构多工况拓扑优化研究随着社会的发展，大型客车在公共交通领域所占的重要性不断增加，面对着越来越严苛的环保和安全要求，其设计结构也不断升级。
而车身结构的优化设计是重要的研究方向之一，能够有效降低车身结构的重量、提高领域属性等。
本文基于正交试验的实验设计方法，对大型客车车身结构在多工况下进行拓扑优化研究。
正交试验法是一种系统的试验设计方法，通过少量试验次数就可确定多个因素对结果的影响，从而系统的分析优化问题和选择最佳方案。
将该方法应用在大型客车车身结构拓扑优化中，可以节省大量试验成本和时间，提高研究效率。
本文选取了大型客车车身结构优化过程中的重要参数进行分析，包括车身侧面2D模型、最大的主拱弓截面形状、前轮弹簧承载点位置、后轮悬挂单元参数等。
在进行正交试验的实验设计过程中，选取了四个因素进行研究，每个因素选择了三个不同的水平值。
通过正交试验设计表将这些水平值组合，得到12组实验，同时设置了多工况载荷，分析车身结构在不同工况下的受力变化情况，以实现全面分析和综合评价车身结构的工作性能。
通过对实验进行数据分析和处理，得出对大型客车车身结构优化的建议，包括：增加前轮弹簧承载点支撑的刚度增加车身的稳定性和承载能力；优化后悬挂单元参数，减小车身的横向摆动，提高舒适性；采用梯形横梁结构，减小车身重量，提高燃油经济性。
最终将这些优化方案进行综合，得到了一组最佳的车身结构设计方案。
在大型客车车身结构优化研究中，正交试验法是一种非常有效的设计方法，具有高效、全面、精确等优点。
通过减少试验次数，加快研究进程，同时可提供更加准确和全面的实验数据，为优化车身结构提供科学依据和理论支持。
此外，正交试验法还可以帮助研究人员寻找到主要影响车身结构性能的关键因素，进而优化方案的选择和设计。
在实验设计过程中，将多个参数进行组合测试，通过数据分析，发现每个因素的主要作用及其相互作用，可以帮助研究人员更准确地确定每个因素对车身结构的影响程度，并判定各个因素之间的相关性。
基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计
基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计随着汽车工业的发展，车身结构优化设计成为汽车制造领域的关键技术之一。
基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计，可以更好地满足汽车结构轻量化、性能提升和安全保障等方面的需求。
本文将对基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计进行深入剖析，探讨其在汽车工程中的应用及发展前景。
一、引言随着汽车工业的快速发展，车身结构设计已经成为汽车制造领域中至关重要的一环。
传统的车身结构设计主要依靠设计师的经验和直觉，然后通过试验和改进来不断完善，这种方式设计成本高，效率低，而且很难实现最佳设计。
基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计成为了汽车工程领域中的热门研究课题。
二、多模型拓扑优化方法概述多模型拓扑优化方法是一种结合了多种优化模型和拓扑优化技术的设计方法。
其主要特点是通过对不同的优化模型和拓扑优化技术进行组合，实现对车身结构的多维度优化，从而达到提高汽车整车性能、降低车身结构质量、提高车辆安全性和舒适性的目的。
在多模型拓扑优化方法中，通过建立多种不同的优化模型，如拓扑优化模型、尺寸优化模型、材料优化模型等，然后通过改进的优化算法对这些模型进行整合，实现对车身结构的整体优化。
多模型拓扑优化方法还可以结合有限元分析、计算流体力学分析等多种仿真技术，为车身结构的优化设计提供更加准确和可靠的分析依据。
与传统的汽车设计方法相比，基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计具有更高的科学性和可靠性。
在多模型拓扑优化方法中，设计师可以通过建立多种不同的优化模型，对车身结构的各种性能指标进行多维度优化，从而获得更加优秀的设计方案。
通过仿真技术的应用，可以及时发现和解决设计中的问题，提高设计的准确性和效率。
基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计可以应用于各种类型的汽车设计中，包括传统燃油汽车、新能源汽车、电动汽车等。
在传统燃油汽车设计中，多模型拓扑优化方法可以通过优化车身结构，实现汽车整车质量的减轻和燃油经济性的提高。
44_中巴车车架结构拓扑优化设计_张胜兰
2 原车架的静力分析
原车架结构如图2.1所示。车架材料为DL510，材料属性参数如表2.1。为方便后续的结构 优化，将车架的结构进行了简化。在静力分析中省略了吊耳以及钢板弹簧，该中巴车整车质 量（满载且含超载指标）为10059kg，车架净重524.2kg，动力总成610kg按集中质量形式施 加，行李舱行李750kg均布在行李舱纵上，其他的载荷直接以分布压力形式施加在纵梁前段和 副梁上。分析车架分别在静止、左前轮上跳、左后轮上跳三种工况下的强度。车架静力分析 结果如表2.2。
表4.1 新车架与原车架位移对比
结果项目
原车架
新车架
备注
弯曲工况最大位移（mm） 左前轮上跳工况最大位移（mm） 左后轮上跳工况最大位移（mm）
26.1
11.7
优化前后最大位移所
56.6
56
处位置均未变化
65.1
61.8
-4-
Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集
表4.2 拓扑优化前后车架应力对比
Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集
中巴车车架结构拓扑优化设计
张胜兰 康元春 王卫 湖北汽车工业学院汽车系 湖北十堰市 442002
摘要：分析了某中巴车车架静态性能。为了得到车架横梁、副梁支撑较好的分布，建立了车
架三种拓扑优化概念模型。以质量最轻为目的，在满足结构强度的前提下，以单元密度为设 计变量，位移或应变能为约束条件，讨论了车架四种概念模型在纯弯曲、扭转（左前轮上跳、 左后轮上跳）和弯扭组合工况下的拓扑优化结果。在综合考虑车架结构功能要求基础上，根 据拓扑优化材料分布图对该中巴车车架进行二次设计，提出副梁支撑采用比原结构工艺简单 的八字形矩形截面型材方案。最终分析结果表明，车架横梁以及副梁支撑分布方案合理，并 在满足结构强度的前提下，重量降低了 22%，达到了预期的目标。 关键词：中巴车车架，轻量化，HyperWorks，拓扑优化，二次设计
分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计
分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计摘要：在环境问题日益突显的今天，国家对于新能源的开发和利用程度正在不断的加深，而随着清洁能源在社会中的作用加大，行业变革也开始在悄然进行。
以汽车行业为例，燃油汽车是汽车行业的主流，但是在目前的大环境下，纯电动汽车的推进已经成为了不可逆转的趋势，可以说在未来的我国，纯电动汽车的大量使用会是必然的结果。
针对这样的趋势进行电动汽车的设计和生产可以较好的抢占市场，为企业的发展打好基础。
在全面推进电动汽车的未来社会中，纯电动客车车身的骨架拓扑优化设计会成为一个研究的重点，所以本文就此问题展开分析，旨在为具体的设计提供理论思路和指导。
关键词：电动客车；车身骨架；拓扑优化；设计纯电动客车在目前的社会中已经得到了推广和应用，从具体的使用效果来看，其环保性比较强，所以国家在大力提倡电动车辆的生产和使用。
电动客车必然会成为未来客车的发展主流，这是从现如今的趋势进行判断和确定的。
从电动客车的具体分析来看，因为动力形式的转变，车身的骨架结构等也会发生明显的变化。
这既是出于动力装置的要求，也是出于安全性的需求。
本文就纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计进行分析，旨在为其设计优化工作提供帮助，实现实际上的具体提升。
一、有限元分析要进行纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计，需要对骨架的结构受力等情况进行具体的掌握，而这些要素具有综合性和复杂性，需要有科学的方法才能获得较好的结果，所以利用有限元分析法进行具体的分析。
从概念理解来看，所谓的有限元分析指的是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
技术全承载客车结构优化设计
技术全承载客车结构优化设计来源：有限元科技欢迎阅读本篇文章，文末有福利哦！摘要: 结构轻量化为近年来车辆设计之主要目标，减重最重要之目的为节省燃油与提高材料使用效率，车辆耐久强度与安全性也同时列入设计条件。
本文将全新的客车开发流程导入客车厂，利用HyperWorks 软件对一 12米城市客车进行结构优化设计，最终得到一全新设计之全承载结构。
设计变更后结构重量比原始车型减少超过20%。
最后，依照欧盟ECER66 之客车上层结构侧翻法规，利用RADIOSS 计算车身结构之侧翻强度，由结果显示减重后之车身结构强度符合法规之要求。
1、前言随着环保法规的日益严峻与能源的缩减，客车作为主要的大众交通工具之一，为提升燃油效率与安全性，客车设计的技术必须不断追求进步。
全承载车身设计为各客车制造厂研发重点之一。
本公司依照多年的车辆开发经验，针对客车建立了一套先进的开发流程(图1)。
本文以一款12米成熟量产型客车为基础车型，利用先进的优化技术，包括拓扑，尺寸与形貌优化等，得到一个全新概念设计。
在保证整车耐久强度充分满足国内主要城市工况行驶需要的要求下，最大可能地去降低结构重量。
其中客车优化设计流程图如图2所示。
图1 澳汰尔客车开发流程经过重新设计为全承载车型。
半承载是介于大梁式与全承载之间的车身结构，具有明显的个别车架，以底架为基础再与车身焊接结合，与车身的结合因限制于底架大梁型式，故此种车身结构只能承受部分载荷。
全承载(monocoque)结构具备单体化构造之车身(图3)。
车身五大片与底架焊接结合之改良设计，受力时能将力快速传递，并分解到全车结构各部位，兼顾结构之强度与其耐久性能，因此其结构有较佳之刚性，在整个行驶过程中，其有较佳之舒适性与较低的噪声。
本文利用HyperWorks 之MotionSolve 进行车辆入力之计算，以OptiStruct 进行准静态结构分析与优化设计。
基于实车耐久特性考虑，使用惯性释放的方法，个别进行多个行驶工况分析，并优化结构进行减重。
结构拓扑优化与客车车身优化设计
结构拓扑优化与客车车身优化设计【摘要】客车车身在客车中不仅起覆盖件的作用，还承担了客车一部分的载荷，因此结构拓扑优化对客车的设计中有着重要的意义。
通过先介绍结构拓扑优化的基本理论，然后在某客车车身概念设计阶段引入拓扑优化设计方法，达到优化性能、降低质量的目的。
【关键词】拓扑优化;车身结构;优化设计;客车1.引言汽车已经成为当前国民经济的重要支柱产业，随着社会对汽车的服务领域和多样化要求越来越高，车身作为汽车外观的直接表现，成为吸引市场的重要因素，在汽车设计中已经逐步处于主导的地位。
据统计，客车、轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车质量的40%以上，货车的车身质量约占整车质量的20%以上，车身的设计及制造成本在汽车总成本中占有相当大的份额。
因此，仅从这个意义上来衡量汽车车身，其经济效益也远远高于其它方面。
国内外汽车生产的实践一再表明：整车生产能力的发展取决于车身，在基本车型达到饱和的情况下，只有依赖车身改型或改装才能打开销路。
轻量化设计可以提高车辆的动力性能，降低能源消耗，成为汽车设计需要考虑的主要因素之一。
拓扑优化方法是结构优化设计中有力的工具，并在汽车优化设计中大量应用。
客车车身在客车中不仅起覆盖件的作用，还承担了客车一部分的载荷，因此对客车的设计中有着重要的意义。
2.拓扑优化理论结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中演化出来的一个重要分支。
结构拓扑优化研究在国内起步较晚，而国外早在上个世纪初就已经开始了，我们国家是从上个世纪八十年代才开始结构拓扑优化领域的研究和探讨工作。
目前，国内外学者研究的重点主要是连续体结构的拓扑优化设计。
在这一领域的研究方向主要有两个，局部应力约束下的强度拓扑优化设计在国内研究较多，国外则是偏重于全局体积约束下结构的刚度拓扑优化设计。
从20世纪80年代末期以来，产生了许多拓扑优化理论和方法。
其中，较为流行的有均匀化方法和人工材料密度方法。
2.1 均匀化方法均匀化方法是M.P.Bendsoe和N.Kikuchi于1988年提出的一种拓扑优化方法，此方法求解拓扑优化问题分为三个步骤：①以复合材料力学为基础，由最小势能原理出发并结合均匀化理论的微元体假设，求得结构的均匀化弹性张量国品（z）。
客车车身结构轻量化设计
客车车身结构轻量化设计客车车身不仅起到覆盖件的作用，而且还承载了客车一部分载荷，因此在概念设计阶段，对其进行拓扑优化就显得非常有必要。
文章首先通过Hypermesh 建立以某客车车身结构为基础的有限元模型，之后根据拓扑理论构建其拓扑优化模型，确定合适的优化三要素，选取最为常见的四种极限工况，再通过有限元软件OptiStruct的优化计算，最终得到其优化结果。
以拓扑优化结果来指导客车车身的设计，在确保满足车身各项性能要求达标的同时，能够提高材料利用率，减少冗余，达到车身结构的轻量化。
标签：有限元；拓扑优化；轻量化引言节能、环保和安全是汽车工业发展中所面临着的三大主要问题，油耗和排放是影响这些的重要因素。
大量数据研究表明，整车质量的大小与油耗密切相关，因此在满足整车各项性能指标的基础上对其进行轻量化是十分有必要的。
就客车来说，车身质量占整个客车质量的比重很大，通常为了满足其强度的要求车身骨架强度会出现局部富余的情况，这将进一步导致车身质量的偏大。
而我们国家的客车车身往往存在质量偏大的情况，甚至于存在有些结构刚度强度富余的情况。
大量研究表明，汽车质量每降低10%，油耗降低6-8%，排放降低4-10%。
而车身是客车三大总成之一，占整个客车总质量的40%-60%，由此可见影响整车轻量化的主要因素是对车身的轻量化。
目前，汽车轻量化的主要途径有以下两种，一是采用轻量化材料，例如采用高强度钢，铝镁合金等新材料，在满足刚度强度的情况下，使得质量更轻；二是利用CAE技术进行客车结构的优化，使得材料分布和各零部件布局更加合理，在满足要求的情况下，最大限度的减重。
文章就是基于拓扑优化的某客车车身结构设计，从而到达优化减重的目的。
1 拓扑理论简介与拓扑模型的建立1.1 拓扑理论简介拓扑优化（Topology）作为一种概念性的数学方法，是将一定设计空间内的连续体离散成有限单元网格，为每个离散单元附上合适的材料属性，给定合适的约束条件，利用OptiStruct自身的近似优化算法-根据结构自身的传力路径对材料分布进行重新布置，来完成设计人员给定的设计目标。
某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计
某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计陈小华福田戴姆勒汽车股份有限公司 北京市 101400摘 要： 本文旨在通过某中卡驾驶室前悬置的结构优化设计过程,阐述如何在给定空间，根据车辆结构的使用要求寻找出其材料的最佳布局方式，从而使车辆结构最大限度地实现轻量化。
传统结构优化设计过程大致为假设-分析-校核-重新设计，有时这个过程需要重复多次，很难找出最佳设计方案，用材裕度一般较大。
本文前悬置的结构优化设计中，直接优化出其结构材料的最佳布局从而实现前悬置的轻量化。
其优化设计方法过程如下：确定前悬置相关的极限强度工况(七种)和安全法规要求的前拍工况，运用多体软件建立中卡整车模型，分析提取极限强度工况载荷；建立驾驶室前拍工况模型，计算提取前拍工况载荷；建立前悬置的优化模型，施加前面提取的工况载荷，以优化设计区域密度作为优化设计变量，把各工况下的计算应力和体积作为响应，把材料屈服强度作为约束边界，以体积最小作为优化目标进行优化分析，从而得出前悬置结构材料的最佳布局方式。
根据优化结果，设计人员设计出的样件一次性通过了实际强度试验验证和碰撞安全前拍工况的摸底试验，这一优化方法大大地缩短了前悬置结构的开发周期和试验时间，也节省了开发试验费用。
也说明CAE技术在产品概念开发和产品设计阶段具有重要的指导参考作用。
关键词：前悬置 轻量化 多工况 拓扑优化1 绪论汽车轻量化不仅会减少结构用材，而且会使整车动力性提高，制动安全距离缩短，燃油消耗率降低，同时降低尾气排放量，据统计车辆每减重10%，每百公里可节省燃油6%-8%，尾气排放量也相应减少7%左右[1]。
国务院发布了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》，要求到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平[2]。
为了应对更为严格的法规要求和响应国家节能环保需要，我们福田在汽车轻量化工作上进行攻难刻坚，开展了大量工作，如其中某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计。
全承载大客车车架的拓扑优化设计
全承载大客车车架的拓扑优化设计苏瑞意;钟薇;桂良进;范子杰【摘要】在某全承载大客车车架设计中，为了减轻车架质量、改进加强梁布局，对地板横梁、斜撑加强梁等结构进行了拓扑优化设计。
在客车车架前后轴之间区域构建拓扑设计空间，以车身结构质量最小为优化目标，以整车扭转刚度不小于原设计方案为约束条件，建立拓扑优化数学模型，并采用遗传算法进行求解，获得了优化的拓扑方案。
结合拓扑优化结果和安装要求，改进了车架的设计方案。
改进方案与原方案比较，设计空间中的加强梁从9根减少为3根，整车扭转刚度提高150 Nm/(°)，质量减少了20.8 kg，材料利用率（刚度增量与质量增量之比）提高了1.5倍。
%A topology optimization was made for the transverse beams on lfoor and the reinforcement beams (diagonal bracings etc.) to reduce chassis mass and to improve reinforcement beams layout of an integral bus chassis. The zone between the front and rear axles was chosen to construct the topology design space. A topology optimization formulation was established with the objective being to minimize bus body mass and the constraint being that bus body torsional stiffness is no less than that of original design. Genetic algorithm was employed to solve the problem to achiev an optimal topology. An improved design was attained based on the topology optimization result and the assembly requirement. The number of reinforcement beams in the design space is reduced from 9 to 3, the bus body torsional stiffness is increased by 150 Nm/(°), and the bus body mass is reduced by 20.8 kg comparing with the original design. The material utilization, the ratio between the increments of bus body torsionalstiffness to the structures mass in the design space, is increased by 1.5 times.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P66-71)【关键词】全承载大客车;车架;轻量化;拓扑优化;遗传算法【作者】苏瑞意;钟薇;桂良进;范子杰【作者单位】清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084，中国; 北京机电工程总体设计部，北京 100854，中国;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084，中国;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084，中国;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084，中国【正文语种】中文【中图分类】U462.1全承载大客车车身骨架全部由型钢焊接而成，相比传统大客车车身结构具有众多优点，目前已被市场广泛认可。
汽车车架拓扑优化设计的开题报告
汽车车架拓扑优化设计的开题报告
一、选题背景
车架作为汽车的支撑结构，其轻量化设计一直是汽车轻量化的重要方向。
通过优化车架设计，可以达到降低汽车总重量，提高燃油效率，提高安全性等效果。
拓扑优
化设计是一种应用广泛的设计手段，可通过材料分布的优化来实现轻量化设计，将不
必要的材料削减，在保持强度及其它性能的前提下，达到降低整体质量的目的。
二、选题目的
本文的目的是探究汽车车架的拓扑优化设计方法，通过对车架结构的拓扑结构进行优化，达到轻量化的目的。
同时，为了保证车架的强度和刚度等性能，还需要分析
不同材料的性能和适用范围。
三、选题内容和方法
1. 车架拓扑结构分析：选定一辆车作为研究对象，分析其车架结构，了解其材料、构造和功能等特点。
通过有限元分析和计算机模拟等技术手段，分析车架在不同情况
下的应力状态和变形情况，探讨其优化方向。
2. 车架材料选用与性能分析：介绍不同材料的特点及其在汽车轻量化领域的应用情况，分析材料强度、韧性、耐久性等性能指标。
通过相关试验数据，对不同材料在
车架设计中的优缺点进行综合评估。
3. 车架拓扑优化设计：在分析车架结构和材料性能的基础上，采用拓扑优化的方法优化车架结构，使其在保证强度和刚度等性能的前提下，最大限度地降低质量。
通
过CAD和CAE等软件，进行数值模拟和验证，确定最优化方案。
四、预期成果
通过本研究，设计出一种经过拓扑优化的轻量化汽车车架结构，提高汽车整车的燃油经济性和行驶性能，为节能减排做出贡献。
同时，将结合大量实验与数值模拟，
为汽车轻量化设计提供理论参考，推动汽车产业的可持续发展。
某客车车架结构多目标拓扑优化设计
某客车车架结构多目标拓扑优化设计
陈得意
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】整车轻量化的设计需求目前在所有汽车行业的车型开发中占有非常重要的地位，且此需求贯穿了每个项目开发设计的整个过程。
车架是整车轻量化设计的重要研究对象。
基于整车轻量化设计需求，采用基于折衷规划的多目标拓扑优化设计方法，以某中型客车车架的柔度最小化为目标函数，以体积比和一阶模态频率作为约束条件，对弯扭联合工况下的车架进行结构拓扑优化设计。
经计算获得满足约束条件并使车架柔度最小的车架拓扑形态，为该型客车车架提供了结构的概念化设计方法。
【总页数】3页(P36-37,77)
【作者】陈得意
【作者单位】重庆交通大学机电工程学院，重庆400074
【正文语种】中文
【相关文献】
1.2500型压裂车车架结构多目标拓扑优化设计 [J], 高媛;王红玲;单东升
2.多工况下客车车架结构多刚度拓扑优化设计研究 [J], 范文杰;范子杰;桂良进;刘东
3.中型客车车架结构拓扑优化设计 [J], 张胜兰;康元春;王卫
4.基于折衷规划的车架结构多目标拓扑优化设计 [J], 刘林华;辛勇;汪伟
5.微型客车车架多目标拓扑优化 [J],
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城市公交客车车身结构拓扑优化设计
步 配 套 的 部件 使 设 计 出的 客 车车 身 结 构 能 够 最 大 程 度 地 满 足 城
,
在车桥 的两 端 相 应 的 我们就 要约 束拓 扑 优化 时 车架钢板 弹 簧前
, ,
市 运输 需 求
。
关 键词 城 市 ; 公 交客 车 ; 车 身结 构 ; 骨 架 ; 拓 扑 优 化
:
,
公交 客 车 运 输载 客 量较大 直 接关 系到 乘 客 的人 身 安 全 和 财产 安 全 必须 保证其 安 全 性 能 和可 靠 性 因 此 公交 客 车 的车 身 结 构骨
, , 。 ,
架 设 计就成 为 了设 计 公交 客 车 的首要 重点
、
。
只 有 具 备 强 硬 抗磨
,
、
损 高使 用 寿 命等特点 的 城市 公交 客 车结 构 才能够 保证 乘 客的安 全与交 通 的顺 利
, , 。 、 。
、
要 需 要 考虑 的三 个 部 分 根 据实 际 设 计 的拓 扑 优化车 身 结 构 的不 同 要 进行 不 同设 计 变量 的选取 根 据本 文 我 们 设 计 的公交 客 车
, , 。
车身 结 构 模 型 来 看 将拓 扑 优化 空 间的单元 伪密 度 作 为 设 计变量
, , ,
, 。
拓 扑 优化是 一 种 以 研究 结构 布 局 为主 的概念化
、 。
设 计方 式 能够在概念设 计 的阶段给 设 计者们 提 供 一些 科 学 的 有 前 瞻 性的 材料 和参考 可 以 为 设 计者 提供 多种复杂 零 件 的合 理 化 选择 以 免 在 设 计完 成 之 后走 弯路 且拓扑 优化 设 计方 式 决 定 的 是 产 品的最 终形 状 和 结 构 拓 扑 优化 设 计方 式 的使 用 能够 极 大地 提 高各 方 面 材料 的使 用 率 对城 市 公交 客 车 的合 理 化 设 计起 着重 要 的作 用 一 拓 扑 优 化 设 计方 法 简 述 简 单来说 拓 扑 优化 设 计方 法 就是在 一 个 固定 的 空 间 或者 连 续体 内 找到 将所 有 的材料 达到 最大程 度 的合 理 化 使 用 的设 计 方 案 从本质上 来说 拓 扑 优化 的过 程也是 一 种迭代 的过程 一 般 情况 下 拓 扑 优化 设 计方 法 主要包 括 五 大 步 骤 准备工作 拓 扑 优 化 设 计 结果 后 置处 理 非 参 数 化 形 状优化 设 计 以 及 C A D 模 型 的 建 立 在这个 迭代 的过 程 中 基 于 每 一 种材料 的 分 布状况 在每 一 次 的迭代 过 程 中都 要 涉 及有 限元 的分 析 灵敏 度 的计算 以 及 对材 料 分 布 的改 正 等 步 骤 只 有 经 过 了数 次 之 后 的 迭代 过 程 后 材料 的分 布 和 使 用 才能够 达到 最大程 度 的合 理 化 使其 达 到最 高 的利 用 率 当然 迭代 不一 定是在整 个 过 程 连 续地进行 有 时候 针对某 一 部 分 的 参数 问题 可 以 进行 局 部 的反 复迭 代 二 城 市 公 交 客 车 拓 朴优 化 结 构 模 型 的 建 立 城 市 公交 客 车基本优化 模 型 的 建 造要 根据实 际 的城 市 公交需 求 和 情况 来 看 在此 我 们选 用 比较 有 代表 意 义 的 长为十 二 米 半 承载 的 车 身结 构 来建 立基本 的城 市 公交车 身模 型 车体 内有 很 多 可 以 自由设 计 利 用 的空 间 我 们对这 些 空 间进 行拓 扑 优化 设 计 使 公交车体 的骨架 材料 自 由组合 发挥所 有可 拓 扑 优化 空 间的 最 大 潜 能 使 材料 和 空 间达到最大 的利 用 率 在此 我们 将 客 车车体 的顶部 窗户 下面的侧 围 以 及底 架 牛腿等部 分设计为主要的拓 扑 优化 空 间 非 拓 扑 优化 空 间则要 在 设 计 的过 程中 随机应变 自 由选 择 和 设 计 对 于客 车车 身 的 基本结 构 来说 我 们采 用 曲面 薄板 作 为 建 立拓 扑 优化 空 间的 基 础 非 拓 扑 优化 空 间则 用 梁 单元来 进 行 进 一 步 的离 散 当然 前 提 是 要 保证该模 型 符合荷载与 约 束 的种 种 条件
纯电动客车底架优化设计
纯电动客车底架优化设计汽车工业领域结构优化设计方法主要有:拓扑结构优化、尺寸结构优化以及形状结构优化等［1］。
拓扑优化可以在设计阶段初期按照性能需求进行性能优化设计［2－4］，从而保证后续的尺寸优化和形状优化都是在材料最优分布的前提下进行的优化设计［5－7］。
对于客车整车骨架而言，由于车身骨架结构简单，拓扑空间较小且方钢搭建较为成熟，本文将主要考虑底架的拓扑。
为了使拓扑优化设计达到最大化，本文将不再以底架局部空间为拓扑优化对象。
因此对某款纯电动客车整个底架进行拓扑优化设计，最大程度提高原有车身骨架的整体力学性能。
1底架的第一轮拓扑优化设计1.1底架拓扑优化空间的建立。
本文分析的纯电动客车整车骨架采用HyperMesh软件进行有限元建模。
其中有限元单元总数为1290403个，节点数1260881个，三角形单元有7694个，占总数比为0.6%＜5%。
故有限元模型合格。
其整车车身骨架有限元模型如图1所示。
拓扑优化是在给定的设计空间区域内找到其最优的材料分布，以达到最优力学性能和最省材料分布的结构优化设计［8］。
所以拓扑优化被广泛用于汽车的正向设计以及轻量化设计［9－11］。
本文基于SIMP材料差值的变密度法，以拓扑空间的单元密度为设计变量;以优化后与优化前的总体积比值不大于0.1为约束条件;以柔度最小化(即刚度值最大)为目标函数进行拓扑优化。
本文所研究车型为底置电池的纯电动客车骨架，与传统燃油机客车骨架相比，纯电动客车车身结构与承受载荷基本保持不变，由于底架上的发动机换成了电池，并且电池体积分布较大，质量较重，因此底架的结构改动较大。
所以本文只将底架作为拓扑优化设计空间，车身骨架仍采用较为成熟的基础车型客车骨架作为非拓扑设计空间，并将该底架作为拓扑设计空间，车身骨架作为非拓扑设计空间的整车骨架有限元模型在Optistruct软件中进行迭代计算。
原底架如图2所示。
为使拓扑空间达到最大化，除保留底架主要横纵梁以及一些功能性方钢以外，其余斜撑等方钢全部删除。
客车车身结构拓扑优化设计
第1篇一、活动背景随着高考改革的深入推进，高三历史教学面临着前所未有的挑战和机遇。
为了提高高三历史教学质量，加强教师之间的交流与合作，我校历史教研组于2023年3月15日组织了一次高三历史教研活动。
本次活动旨在通过集体备课、教学研讨、经验交流等形式，提升教师的教学水平和高考备考能力。
二、活动目的1. 深入分析高考历史命题趋势，明确备考方向。
2. 优化高三历史教学策略，提高课堂教学效率。
3. 加强教师之间的交流与合作，形成教学合力。
4. 提升教师的专业素养，为高三学生提供优质的历史教学服务。
三、活动内容1. 高考历史命题趋势分析由教研组长王老师主持，首先对2022年高考历史试卷进行了详细分析，重点分析了高考命题的指导思想、考查范围、题型结构、难度分布等。
王老师强调，教师要关注时事政治，关注历史学科核心素养的考查，注重培养学生的历史思维能力和创新能力。
2. 集体备课分组进行集体备课，针对高三历史教学的重难点进行深入研讨。
各备课组根据高考趋势和教材内容，共同制定了详细的教学计划，明确了教学目标和教学策略。
在备课过程中，教师们积极分享教学经验，相互学习，共同提高。
3. 教学研讨针对高三历史教学中的具体问题进行研讨。
例如，如何提高学生的历史思维能力、如何有效开展课堂讨论、如何利用多媒体技术辅助教学等。
各备课组分别展示了教学设计，并就教学过程中遇到的问题进行了深入交流。
4. 经验交流邀请有丰富教学经验的教师分享教学心得。
李老师结合自身教学实践，分享了如何激发学生的学习兴趣、如何培养学生的历史思维能力、如何有效进行教学评价等方面的经验。
其他教师也纷纷结合自身教学实际，进行了经验交流。
5. 专题讲座邀请历史学科专家进行专题讲座，讲座主题为“高考历史备考策略”。
专家从高考命题规律、备考策略、教学方法等方面进行了深入讲解，为教师们提供了宝贵的备考指导。
四、活动总结本次高三历史教研活动取得了圆满成功，达到了预期目的。
郑冬黎_客车的车身骨架拓扑优化设计
某8米客车车身骨架拓扑优化设计郑冬黎张胜兰王若满湖北汽车工业学院十堰 442002摘要：论文分析了某8米客车车身骨架特点，借助HyperWorks分析平台，对该客车侧围和顶棚进行拓扑优化，得到优化后的侧围和顶棚拓扑结构。
根据优化结果对侧围及顶棚骨架结构进行二次设计，分析比较了二次设计前后骨架的结构性能，结果表明新骨架在保持原有骨架动态和静态性能的同时，重量减轻了44.9kg，占骨架总成质量的4.7%。
关键词：客车车身骨架，HyperWorks，拓扑优化，二次设计0前言客车车身骨架是客车的主要承载结构，其质量约占客车整车整备质量的三分之一左右。
车身骨架的重量和结构直接影响整车的寿命和各项性能，如动力性、燃油经济性等。
随着汽车技术发展的日趋完善，低的排放污染、安全性好、用途广泛的汽车成为人们的首选。
要达到这一目的，必须在满足车体刚度和强度基础上，尽量减少整车质量[1]。
汽车轻量化的方法有许多种，其中合理的结构设计能使汽车在满足性能要求的前提下降低汽车质量，是汽车实现轻量化设计主要途径之一。
拓扑优化作为一种日益成熟的结构设计方法，是近年来结构优化研究领域中的前沿课题和热点问题。
本文基于HyperWorks对某8米客车进行拓扑优化设计，实现车身的轻量化，不仅可以为客车的改进和优化提供实际的参考和指导，其研究方法也可以为客车新产品的研发提供借鉴。
1客车车身骨架有限元模型的建立1.1车身骨架结构本文研究的客车为某公司新开发的一款中档旅游客车，长约8米，采用发动机后置的布置形式，车身结构是半承载式。
车身整体为一层半结构，即车身上部为乘客舱，下半部分为行李舱，客车设有前置气动外摆单扇乘客门。
车身地板为高地板结构，地板中部为乘客站立走动区，车身骨架结构如图1所示。
座椅布置形式为31+1+1，两侧靠窗布置座椅，车身后部布置一排座椅可坐五人，左、右两侧均布置为双位座椅，左侧共有6排，右侧有7排，总共31个座位，另外再加上司机和导游的位置，一共33个座位，座椅布置如图2。
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材 料 属 性 参 数 如 表 １ 列 。为 方 便 后 续 的结 构 优 所 化 ． 车 架 结构 进 行 了简 化 ． 静力 分 析 中省 略 了 将 在 吊耳 和钢 板 弹簧 。该 中型客 车 整 车质 量 （ 载 且 含 满 超 载 指标 ） １ ５ ｇ 车架 净 质量 为 ５４２ｋ 。 为 ００ ９ｋ ， ２ ． ｇ 动 力 总 成质 量 为 ６ ０ｋ ． 集 中质 量 形 式施 加 在 动力 ｉ ｇ 按 总成 质 心 位 置 ． 李 舱 质 量 为 ７ ０ｋ 。 匀 分 布 在 行 ５ ｇ 均 行 李 舱纵 梁 上 ． 其他 载 荷直 接 以分 布 压 力形 式 施 加 在 纵 梁前 段 和副 梁 上 。计算 了车 架分 别 在 弯 曲 、 左 前 轮上 跳 、 左后 轮上 跳 ３种 工 况 下 的强 度 ， 结果 如
度 和模 态 性 能 的 前 提下 ， 量减 轻 了 ２ ％。 质 ２ 拓扑优 化
二次设 计
中图分 类号 ：４ ３３ 文献标 识码 ： 文章编号 ：００ ３０ （０ ２０ — ０６ ０ Ｕ ６．２ Ａ １０ — ７３２ １ ）６０ ３ —４
Ｔｏ ｏ ｏ ｙ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓｇ ｆＭ ｉ － ｉｅ ｓＦｒ ｍ ｅ Ｓ ｒ ｃｕ ｅ ｐ ｌ ｇ ｔｍｉａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｄ ｓｚ ｄ Ｂｕ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ
ｍａ ｅ ａ ｉ ｒｂ ｔ ｎ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｓ ｃ ｎ ａｙ ｅ ｉ ｎ ｏ ｈｓ ｔｒ ｌ ｄ ｓ ｕ ｉ ｆ ｔｐ ｌ ｇ ｉ ｔ ｉ ｏ ｙ ｐ ｉ ａ ｉ ， ｅ ｏ ｄ ｒ ｄ ｓｇ ｓ ｆ ｔ ｉ ｍｉ ｏ ｍｉ ｓｚ ｄ ｕ ａ ｉ ａｒｅ ｏ ｔ ｎ ａ ｄ－ ｉ ｂ ｓ ｆ ｍｅ ｓ ｅ ｌ ｃ ｒｉｄ ｕ ａ ｄ
ｐ ｅ ｅ ｕ ｓｔ ｈ ｔ ｈ ｔ ｃｕ ｅ ｓ ｅ ｇｈ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｄ ｌ ｅ ｏｍａ ｃ ｒ ｔ ｒ ｒ ｑ ｉ ｅ ｔ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｍｏ ａ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｅ ｍｅ ． ｉ ｔ ｕ ｒ ｈ ｐｆ
・
设计 ． 计算 ． 研究 ．
中型 客车车架结构拓扑优化 设计 ★
张胜 兰 康 元春 王 卫
（ 湖北 汽车 工业学 院 ）
【 摘要】 分析了 某中型客车车架静态性能， 建立了３ 种车架拓扑优化概念模型。以质量最小为目的． 讨论了车架
概念 模 型 在 纯 弯 曲 、 转 和 弯扭 组 合 工 况 下 的 拓扑 优 化 结 果 。根据 拓 扑 优 化 材料 分布 图对 该 中型 客 车 车架 进 行 二 次 扭 设计 ， 出 副 梁支 撑 采 用 矩 形截 面型 材 的 方 案 。分 析 结 果 表 明 ， 车 架 横梁 及 副 梁 支 撑 分 布方 案 合 理 ． 满 足 结 构 强 提 新 在
ｒ ｓ ｌ ｆ ｈ ｏ ｃ ｐｕ ｌｍｏ ｅ ｓｉ ｕ ｅ ｂ ｎ ｉ ｇ ｗｉ ｎ ｅ ｄ ｎ ｎ ｗ ｓｉ ｇ ｃ ｍｂ ｎ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｏ．Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｎ ｐ ｒ ｅ ｄ ｎ ，ｔ ｓ ａ ｄ ｂ ｎ ｉｇ ａ ｄ ｔ ｉｔ ｏ ｉａ ｉ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｔ ｎ ｏ ｉ
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ｍ ｄｌ ｏ ｅｆ ｍｅａｅｂ ｉ ｅｐ ｐｒ Ｗｉ ｉｉ ｕ ｍ ｓ ｓｏｊｃｖ ．ｈ ａｅ ｉ ｕｓｓｔ ｏ ｇ ａ ｏｔ ｚｔ ｎ ｏｅｓ ｆｈ ａ ｒ ｕｌｉ ｔ ａｅ． ｔ ｍ ｎｍ ｍ ａｓａ ｂｅｔｅ ｔｅｐｐ ｒ ｓ ｓ ｐ ｌ ｉ ｌ ｐｉ ａｏ ｔ ｌ ｔｎ ｈ ｈ ｉ ｄ ｃ ｅ ｏ ｏ ｃ ｍｉ ｉ
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前 言