大学生方程式赛车车架的拓扑优化设计
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创办， 、 、 、 美 英 德 澳以及 日 本都举办该赛事 。２ １ ００
年 中 国大学 生方 程 式汽 车大 赛 由中 国汽 车 工程 学
会、中国二十所大学院系、易车集团联合发起举
办。 赛事通过各种项 目 对赛车的动力性 、 操纵稳定 性和燃油经济性等性能进行 了全面的考查。车架 约 占赛 车总重 的 １％一 ０ 因此 ， ０ ２ ％， 减轻车架重量 对赛车整体 的轻量化有重要意义。本文通过 Ｈ ． ｖ
ｐｒ ｒｓ Ｏ ｔｔ ｃ模块 ， ｅ ｋ 的 ｐｉｒ ｔ Ｗｏ ｓｕ 运用拓扑优化设计理 论对车架进行优化设计 ，实现减轻车架 自重并提 高车架力学综合性能。
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示设计问题的特征和追求 目标 ，是对实际问题的 特征或本质的抽象。 数学模型由设计变量 、 目标函
数和约束条件三个方面的内容组成 ．设计变量在 优化过程 中发生改变从而提高性能的一组参数 ， 不 同的设计参数代表不同的设计方案 。目标函数 即要求的最优设计性能 ， 是关于设计变量的函数。 约束条件是对设计的限制 ，即对设计变量和其他 性能的要求 。优化设计的数学模 型为 ： 目标函数／ ） ｘ ， Ｊ （ ＝ ： ＸＡ …ｘ
２ １ 年第 ７期 ０１
农业装备与车辆工程
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ ＨＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ Ｇ Ｉ Ｕ Ｔ Ｒ ＬＥ ＵＰ Ｎ Ｅ Ｃ Ｅ Ｅ ＧＮ Ｅ Ｉ Ｇ
Ｎｏ７ ０１ ． ２ ｌ
（ 总第 ２０ ） ４期
（ｏａｌ ２ ０ Ｔｔ ｙ ４ ） ｌ
ｄ ｉ１ ．９ ９ｊ ｓ ． ７ — １ ２２ １ ．７ １ ｏ ：０ ６／．ｓ １ ３ ３ ４ ．０ １０ ． ０ ３ ｉｎ ６ ０
Ｏ 前言
汽车车架是汽车重要组成部分 ，它不仅承受 着来 自路面的各种复杂载荷 ，同时也是其他总成
建立优化设计的数学模型是展开优化设计最 为关键的一部 。优化数学模型使用数学的形式表
部件的安装集体 ，因此车架 的设计是汽车总体设 计 中非常重要的一部分 。大学生方程式 汽车大赛
ｆｏｍｕａＳ Ｅ） １７ Ｆ ｒ ｌ Ａ 于 ９９年 由美 国汽 车 工 程师 协 会
设计合理 ， 明拓扑优化设计方法进行方程 式赛车车架的有效性和 可行性。 说
关键词 ： 大学生方程式赛车 ； 拓扑优化 ； 车架
中图分类号 ：４ ３ ２ Ｕ ６． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３ ３ ４ （０ １ ７ ０ ３ — ４ １７ — １２２ １） ～ ０ ３ ０ ｏ
大 学生方程式赛来自百度文库车车架 的拓扑优化设计
赵 强， 朱雄 ， 邝坤 阳， 刘晨 曦
（ 合肥工业大学机械与汽车工程学 院 ， 安徽 合肥 ２００ ） ３０９
摘要 ： 了提 高方程式赛车 的力 学性 能并减轻 重量 ， 车架进行 了拓 扑优 化设 计。考虑 了多种行驶工况的载 为 对 荷对车 架的作 用， 建立满足各 总成布置和 实际行驶 要求的新设 计结构 ， 有限元分析和试验 结果标 明， 该车架
创办， 、 、 、 美 英 德 澳以及 日 本都举办该赛事 。２ １ ００
年 中 国大学 生方 程 式汽 车大 赛 由中 国汽 车 工程 学
会、中国二十所大学院系、易车集团联合发起举
办。 赛事通过各种项 目 对赛车的动力性 、 操纵稳定 性和燃油经济性等性能进行 了全面的考查。车架 约 占赛 车总重 的 １％一 ０ 因此 ， ０ ２ ％， 减轻车架重量 对赛车整体 的轻量化有重要意义。本文通过 Ｈ ． ｖ
ｐｒ ｒｓ Ｏ ｔｔ ｃ模块 ， ｅ ｋ 的 ｐｉｒ ｔ Ｗｏ ｓｕ 运用拓扑优化设计理 论对车架进行优化设计 ，实现减轻车架 自重并提 高车架力学综合性能。
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示设计问题的特征和追求 目标 ，是对实际问题的 特征或本质的抽象。 数学模型由设计变量 、 目标函
数和约束条件三个方面的内容组成 ．设计变量在 优化过程 中发生改变从而提高性能的一组参数 ， 不 同的设计参数代表不同的设计方案 。目标函数 即要求的最优设计性能 ， 是关于设计变量的函数。 约束条件是对设计的限制 ，即对设计变量和其他 性能的要求 。优化设计的数学模 型为 ： 目标函数／ ） ｘ ， Ｊ （ ＝ ： ＸＡ …ｘ
２ １ 年第 ７期 ０１
农业装备与车辆工程
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ ＨＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ Ｇ Ｉ Ｕ Ｔ Ｒ ＬＥ ＵＰ Ｎ Ｅ Ｃ Ｅ Ｅ ＧＮ Ｅ Ｉ Ｇ
Ｎｏ７ ０１ ． ２ ｌ
（ 总第 ２０ ） ４期
（ｏａｌ ２ ０ Ｔｔ ｙ ４ ） ｌ
ｄ ｉ１ ．９ ９ｊ ｓ ． ７ — １ ２２ １ ．７ １ ｏ ：０ ６／．ｓ １ ３ ３ ４ ．０ １０ ． ０ ３ ｉｎ ６ ０
Ｏ 前言
汽车车架是汽车重要组成部分 ，它不仅承受 着来 自路面的各种复杂载荷 ，同时也是其他总成
建立优化设计的数学模型是展开优化设计最 为关键的一部 。优化数学模型使用数学的形式表
部件的安装集体 ，因此车架 的设计是汽车总体设 计 中非常重要的一部分 。大学生方程式 汽车大赛
ｆｏｍｕａＳ Ｅ） １７ Ｆ ｒ ｌ Ａ 于 ９９年 由美 国汽 车 工 程师 协 会
设计合理 ， 明拓扑优化设计方法进行方程 式赛车车架的有效性和 可行性。 说
关键词 ： 大学生方程式赛车 ； 拓扑优化 ； 车架
中图分类号 ：４ ３ ２ Ｕ ６． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３ ３ ４ （０ １ ７ ０ ３ — ４ １７ — １２２ １） ～ ０ ３ ０ ｏ
大 学生方程式赛来自百度文库车车架 的拓扑优化设计
赵 强， 朱雄 ， 邝坤 阳， 刘晨 曦
（ 合肥工业大学机械与汽车工程学 院 ， 安徽 合肥 ２００ ） ３０９
摘要 ： 了提 高方程式赛车 的力 学性 能并减轻 重量 ， 车架进行 了拓 扑优 化设 计。考虑 了多种行驶工况的载 为 对 荷对车 架的作 用， 建立满足各 总成布置和 实际行驶 要求的新设 计结构 ， 有限元分析和试验 结果标 明， 该车架