基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计
来源：中国血液净化杂志2017年第2期北京时间：
作者：王登峰, 毛爱华, 牛妍妍, 魏建华, 师雪超
单位：1. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室, 吉林 长春 130022;2. 郑州宇通客车股份有限公司, 河南 郑州 450061
摘要：为了在满足性能要求的前提下有效降低纯电动大客车车身骨架结构质量，减少客车行驶阻力，节省电耗、提高续航里程，进而提升整车的性能品质和市场竞争力，对客车车身骨架进行了轻量化多目标优化设计。建立了某纯电动大客车车身骨架结构的有限元模型，以客车车身骨架总柔度最小为目标，设计区域的体积为约束条件，设计区域各单元的相对密度作为设计变量，对车身结构的车顶骨架、车底骨架和左右侧围骨架进行了拓扑优化设计，并根据拓扑优化结果提取出了大客车车身骨架的拓扑结构。通过相对灵敏度分析，从21个设计变量中确定出13个对车身骨架性能不敏感但对减重较敏感的设计变量，然后以车身骨架质量<em>M</em>最小、一阶扭转频率<em>F</em><sub>t</sub>和弯曲频率<em>F</em><sub>b</sub>最大作为目标，以弯曲和扭转工况下车身骨架结构的静柔度<em>C</em><sub>b</sub>和<em>C</em><sub>t</sub>小于给定值作为约束条件，以相对灵敏度分析确定出的13个壁厚参数作为设计变量，用尺寸优化方法和多目标遗传算法（MOGA）对大客车车身骨架结构进行了轻量化优化设计，并在4种典型工况下对优化前后的大客车车身骨架结构的静、动态性能进行了分析对比。结果表明：所建立的纯电动大客车车身骨架拓扑优化方法、相对灵敏度分析方法与轻量化多目标优化设计方法有效，在满足大客车车身骨架结构性能要求的前提下，实现减重303 kg，减重率为11%，轻量化效果显著。
关键词：汽车工程,纯电动客车,多目标优化,轻量化,拓扑优化,相对灵敏度分析
基金资助：汽车轻量化国家重点实验室（筹）开放基金项目（20130301）；国家重点研发计划项目（2016YFB0101601）
