城市公交客车车身结构拓扑优化设计.pdf

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1、第27卷第9期2010年9月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL27No．9Sep．2010文章编号：1002—0268(2010)09—0154—05城市公交客车车身结构拓扑优化设计高云凯，周晓燕，余海燕(同济大学，上海201804)摘要：根据某城市公交客车初步确定的造型和总布置的要求，为了能在车身的概念设计阶段获得该客车车身骨架的合理布置方案，在车身结构设计中引入了拓扑优化的设讦方法，并且将该优化结果应用于

2、指导设计。利用有限元分析软件Hypermesh建立客车的拓扑优化的有限元模型，并且在其优化模块Optistruct中，采用变密度法和线性加权法，研究了多工况条件下城市公交客车车身结构的拓扑优化问题。根据得到的拓扑优化结果，同时充分考虑实际的装配和性能要求，完成城市公交喜车车身骨架的初步布置。在此基础上，进行进一步的尺寸优化，得到满足设计要求的城市公交客车车身结构。拓扑设计得到的结果可为12nl的城市公交客车的车身骨架布置提供参考。关键词：汽车工程；车身结构；拓扑优化；城市客车；多工况中图分类号：U46

3、3．82+2文献标识码：ATopologicalOptimizationforBodyStructureofCityBusGAOYunkai，ZHOUXiaoyan，YUHaiyan(TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：Inordertoobtainareasonablecitybusbodyskeletonlayoutattheconceptualdesignstage，accordingtothepreliminarystylingandr

4、equirementsofgeneralarrangementofthecitybus，topologyoptimizationWrit8introducedforbusbodystructuredesign，andtheoptimizationresultwasusedforguidanceofdesign．ThetopologyoptimizationmodelofthebuswasconstructedwiththeFEMsoftwareHypermesh，andvariabledensitym

5、ethodcoupledwithlinearweightsummethodwereemployedintotheoptimizationmoduleOptistructtostudytheoptimizationofcitybusbodystructuresundermultiple-easeconditions．Thepreliminarylayoutofthecitybusbodyskeletonwascompletedaccordingtotheresultoftopologyoptimizat

6、ioninfullyconsiderationofotherpracticalassemblyandperformancerequirements．AfurthersizeoptimizationWassubsequentlyconductedtoobtainthesatisfactorydesignedbodystructureofthecitybus．TheresllItofthetopologydesigncanprovidearecommendationforthebodyskeletonla

7、youtof12mcitybus．Keywords：automobileengineering；bodystructure；topologyoptimization；citybus；multipleloadcase0引言城市公交客车在我国国民的日常生活中占据重要地位。客车车身结构影响车身强度、刚度、模态和疲劳寿命等性能，且对客车的安全性能起决定性作用。现代汽车工程师认为，应该在车身结构没计的初始阶段引入拓扑优化理论，而不是仅凭经验来没计或改造结构¨J。结构拓扑优化是一种概念化设计，开展于概念设计早期，

8、主要研究结构材料布局。在概念设计阶段为设计者提供科学依据，使复杂的结构和部件可灵活、理性地进行优选旧1。与形状优化和尺寸优化相比，由于拓扑优化的结果决定了产品的最优拓扑，即决定了产品的最终形状与性能，应用拓扑优化技术，可以在很大程度上保证车身结构设计后续的尺寸和形状优化是在材料分布最优初始收稿日期：2009．09-16基金项目：上海汽车工业科技发展基金资助项目(20070991)作者简介：高云凯(1963一)，男，黑龙江宾县人，同济大学教授、博导，研究方