1 課題背景

      仿真驅動設計的結構設計理念已融入多種新產品的研發流程中，尤其在零部件類的設計過程中采用優化仿真驅動結構設計，不僅可以保證產品性能要求，還大大地縮短了開發周期。

     目前新能源汽車對結構件輕量化水平要求越來越高，本課題以某款四驅SUV獨立后懸構件為例，說明拓撲優化方法在實際工程中的應用。最終產品以輕量化為目標，在設計過程中始終性能為約束條件，經過優化后產品不僅滿足各項性能要求，并且重量比原方案減重18%，達到設計目標。

2 問題描述

      在某款大型四驅SUV獨立后懸結構開發設計過程中，由設計部提供的原方案經性能分析，局部應力集中比較明顯，但是結構整體應力水平不高，存在重量減輕的可能性。仿真工程師決定采用拓撲優化的方法，重新設計構件的整體結構形式，使結構受力更合理，并降低產品重量。

      構件的設計空間如下圖所示，在藍色半通明區域內設計該構件。

      經多體動力學分析，該構件受力可以簡化為平面內受力，因此將拓撲空間簡化為平面結構。利用拓撲優化，確定控制臂的整體結構形式，為后續優化設計提供基礎構型。

3 優化設置

約束條件：應力＜設計應力；端點位移＜設計位移

優化目標：質量最小。

4 優化結果

    經過多次優化迭代后拓撲迭代結果，請參看下圖。

通過拓撲結果可以看出構件的基本結構形式，及加強筋的分布。根據拓撲結果進行數模設計，如下圖：

其中綠色輪廓為新設計結構，紫色網格為原設計，可以看出兩者之間的明顯的結構區別。

選取最危險工況，進行強度對比，如下圖，優化后應力由340降到287，并且應力分布流暢合理。

6 課題結論

      拓撲優化在零部件類的設計過程中，利用高效的仿真技術驅動結構改進及設計，不僅可以保證產品性能要求，還大大地縮短了開發周期，降低生產成本。