專題

基于非線性負(fù)荷的汽車零部件輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前，汽車行業(yè)對(duì)輕量化零部件的需求量十分巨大。實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化有利于改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低汽車行駛成本。對(duì)輕量化汽車零部件的優(yōu)化包括對(duì)零部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。常規(guī)的優(yōu)化方法是基于零部件的剛度進(jìn)行，這種方法簡(jiǎn)單、直接，但是沒有考慮零部件的負(fù)荷，無(wú)法保證優(yōu)化后零部件的耐久性。提出了一種基于非線性負(fù)荷的汽車零部件優(yōu)化過程，該優(yōu)化過程能夠在保證零部件性能的前提下實(shí)現(xiàn)輕量化。

以汽車副車架為例介紹基于非線性負(fù)荷的汽車零部件優(yōu)化過程。優(yōu)化時(shí)，首先建立副車架的有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。根據(jù)模態(tài)分析結(jié)果，利用柔度方法得到副車架的柔性模型；之后，建立副車架的剛體動(dòng)力學(xué)模型，并與之前得到的柔性模型結(jié)合，得到副車架的剛?cè)狁詈夏Ｐ?；然后，確定副車架的非線性負(fù)荷曲線，并利用拓?fù)鋬?yōu)化方法進(jìn)行非線性負(fù)荷的加載路徑分析；最終生成一個(gè)輕量化的副車架概念模型，該副車架的概念模型具有最優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用Isight軟件對(duì)生成的副車架概念模型進(jìn)行厚度和形狀的進(jìn)一步優(yōu)化。

為驗(yàn)證該優(yōu)化方法得到的輕量化副車架的性能，對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化后的副車架概念模型進(jìn)行疲勞壽命分析，確定其耐久性。分析結(jié)果表明，使用基于非線性負(fù)荷的輕量化優(yōu)化方法可以減輕零部件質(zhì)量20%，同時(shí)還滿足耐久性要求。

Subash Sudalaimuthu et al. SAE 2016-01-1391.

編譯：李臣