汽车悬架控制臂的多目标拓扑优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2011年(第33卷)第2期AutomotiveEngineering2011029．汽车悬架控制臂的多目标拓扑优化祝小元，方宗德，中闪闪，戚玉轩(西北工业大学机电学院，西安710072)[摘要]以多工况下的柔度(静态)和振动固有频率(动态)为目标函数，对汽车悬架控制臂进行多目标拓扑优化。基于SIMP变密度的拓扑优化方法，将多级容差序列规划与折衷规划法相结合，首先进行自由振动工况下的频率优化，然后以此为基础进行静态工况下的柔度优化，最终得到了同时满足静态柔度最小和振动低阶频率最高要求的控

2、制臂拓扑结构。关键词：悬架控制臂；多目标；拓扑优化；多级容差序列规划；折衷规划Multi—objectiveTopologyOptimizationfortheControlArmofVehicleSuspensionZhuXiaoyuan，FangZongde，ShenShanshan&QiYuxuanSchoolofMechatronics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072[Abstract]Amulti-objectivetopologyoptimizationf

3、orthecontrola13'nofvehiclesuspensionisconductedwiththecompliance(staticstate)undermulti—conditionsandthenaturalfrequencyofvibration(dynamicstate)asobjectivefunctions．BasedontheSIMPmethodoftopologyoptimizationandcombiningmultileveltolerantsequentialprogrammingapproachw

4、ithcompromisingprogrammingscheme，firstthefrequencyoptimizationunderfreevibrationconditionandthenthecomplianceoptimizationatstaticconditionareperformedinsequence．Finally，atopologicalstructureofcontrolarmisobtainedmeetingthebothrequirementsofminimumcompJ~anceatstaticsta

5、teandhighestlow—orderfrequencyunderdynamicvibration．Keywords：suspensioncontrolarm；multi—objective；topologyoptimization；multileveltolerantsequen-tialprogramming；compromisingprogramming结构柔度和固有频率之间的不一致性和不可公度日lJ百性_4J，以上文献中的方法很难得到悬架控制臂最优的拓扑优化结构。控制臂也称摆臂，是汽车悬架系统中重要的安本文中借助有限元

6、软件HyperWorks的结构优全件和功能件。它直接影响悬架系统的性能，以至化模块OptiStruct，采用多级容差序列算法对优化整车的行驶平顺性和操纵稳定性，因此对控制臂的过程进行分步处理。基于SIMP密度函数插值模优化显得很重要。对悬架控制臂的优化在尽量使结型J，利用带权重的折衷规划法实现了汽车悬架控构轻量化的前提下，其柔度和固有频率等也应满足制臂的多目标拓扑优化，得到了同时满足静力学中一定的要求，属于典型的以静力学中的柔度最小化多工况条件下柔度最小和动态振动低阶频率最高的和动力学中的特征值最大化作为优化的目标函数的控制臂拓扑

7、结构。多目标拓扑优化问题⋯。然而，目前有关文献中大多是以柔度为目标函数的单目标拓扑优化问题，或1悬架控制臂模型的建立者是在以柔度为目标函数得到优化结果后，对新的拓扑结构进行一些简单的固有频率分析。由于参照文献[2]和工程实例，在HyperMesh中原稿收到日期为2010年4月15日，修改稿收到日期为2010年6月24日。学兔兔www.xuetutu.com祝小元，等：汽车悬架控制臂的多目标拓扑优化·139·建立汽车控制臂的有限元模型，作为拓扑优化的基对于所得频率优化值，引入一个容差系数，从而放础结构，如图1所示。宽频率对下一级多工

8、况刚度优化的约束，扩展最优点的搜寻范围。相比严格限制频率到最优值，通过容差系数把频率限制在最优值的一个邻近范围中更为合适，也更易于得到优化全局的Pareto最优解；此外这样做，还可有效避免多级优化过程中出现的不连续性_1。采用上述方法，在频率优化结