电动汽车车架的多目标拓扑优化-尺寸优化-精细化设计

以某电动旅游观光车桁架式车架为例进行多目标优化，先后采用了基于梁单元的多次局部迭代拓扑优化方法、基于梁单元的横截面尺寸优化方法和基于壳单元车架强度分析的精细化设计方法。具体步骤为，首先建立基于梁单元的车架有限元模型，以车架的刚度性能为优化目标建立多目标优化模型，通过多次局部迭代拓扑优化确定梁结构的布置位置，然后以梁的横截面长、宽、壁厚作为优化变量进行尺寸优化设计，确定车架梁的横截面尺寸；在此基础上，建立基于壳单元的车架有限元模型进行强度分析，基于强度分析结果对车架的高应力区域进行精细化设计，最终优化后的车架质量降低了10.5%，性能至少提升了9.3%，并且直接可以用于生产制造。该优化设计方法综合运用了梁单元模型和壳单元模型分析的优势，分别应用于概念设计阶段和工程设计阶段，为桁架式车架的优化提供参考。