电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计

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1、分类号：U463单位代码：10110学号：S20090049中北大学硕士学位论文电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计硕士研究生侯军海指导教师崔俊杰副教授学科专业车辆工程2012年4月20日图书分类号U463密级非密注1UDC629硕士学位论文电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计侯军海指导教师（姓名、职称）崔俊杰副教授申请学位级别工学硕士专业名称车辆工程论文提交日期2012年5月30日论文答辩日期2012年6月3日学位授予日期________年______月______日论文评阅人张瑞亮董小瑞答辩委员会主席郭

2、树旺2012年6月5日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩

3、印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计摘要车架作为汽车各总成和部件的承载基体，对整车的动力性、经济性及操控稳定性有着重要的影响，但是由于电动汽车本身的特殊性，使自身质量大大增加，从而给车架的结构设计带来了诸多困难。本文在拓扑优化理论的基础上，确定了电动汽车车架的设计方案，并在

4、Hyperworks中以柔度最小为目标函数，体积分数为约束建立了车架的三维拓扑模型。为了兼顾车架各方面的结构性能，首先对弯曲工况和扭转工况进行了拓扑优化，得到了单工况条件下的车架结构，其次将弯曲工况、扭转工况、制动工况、转弯工况、碰撞工况及模态工况通过加权应变能的方法进行了拓扑优化，得到了多工况条件下的整体车架的载荷传递路径。通过对拓扑优化结果的分析，并结合车架的可靠性原则和制造工艺，最终设计出了电动汽车的桁架式车架结构。对车架结构进行板壳单元离散，分别在弯曲工况、转弯工况、制动工况、扭转工况下进行有限元分

5、析，求得典型工况下车架的整体位移及应力分布情况，最后对所设计的桁架式车架进行了模态分析。研究结果表明，通过拓扑优化设计能使车架获得良好的静态特性和动态特性，不仅为车架的产品设计、改造和优化提供参考，同时也为车架的轻量化设计提供了依据。关键词：车架，拓扑优化，有限元分析，模态分析中北大学学位论文ThetopologicaloptimizationdesignofElectricVehicleFrameStructureAbstractAsthebeareroftheframecarpartsmatrix,th

6、edynamichasanimportantinfluenceonthestabilitycontrol，vehicledynamicqualityandeconomicalefficiency.Butbecauseoftheparticularityoftheelectriccaritselfandmaketheirownqualitysignificantlyincreased,soitbringsdifficultiestotheframestructuredesign.Thispaperbasedo

7、nthetheoryoftopologicaloptimization,anddeterminedtheelectriccarframedesignscheme.Italsosetsupthree-dimensionalframetopologicalmodelinHyperworkssoftware,andittakestheflexibilityminimumasobjectfunction.Inordertogiveattentiontotheaspectsoftheframestructureper

8、formance,wefirstneedtobendingandtwistingtheworkingconditionsoftopologicaloptimization,so,wecangetasingle-conditionsoftheframestructure.Nextwewillbendtorsionworkingconditions,brakingcondition,turnworkingcondit