考虑多工况权重的重载汽车车架拓扑优化设计

摘要

针对某重载汽车质量偏大的问题，提出了一种综合考虑多工况权重的车架拓扑优化方法，以实现车架结构的轻量化设计。优化目标是在确保结构力学性能的前提下最小化车架质量。利用DH5922动态信号分析系统进行了车架的承载与扭转试验。根据实际工况载荷谱，将重载汽车常见服役场景转化为8种典型工况，结合试验数据建立并验证了有限元模型。通过采用层次分析法对8种典型工况分配优化权重系数，建立了以结构柔度最小化为目标、保留材料体积分数和最大应力为约束的多工况车架拓扑优化数学模型。在此基础上，依据材料的最优拓扑分布完成了车架的轻量化设计，并对优化结果进行了仿真验证。结果表明：相较于原始车架结构，新设计的车架在保证结构刚度和强度的同时，实现了质量减轻7.41%,为重载汽车车架的轻量化设计提供了参考。

关键词

车架 / 台架试验 / 轻量化 / 拓扑优化 / 有限元仿真