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。

      近年來，基于拓撲優化設計的鑄件類汽車控制臂已屢見不鮮，鑄件雖然減少了部分重量，但是考慮到性能和成本，綜合效果不是很理想。面對目前新能源汽車對結構件輕量化水平要求越來越高，對于控制臂來說，采用單板沖壓式結構是比較理想的選擇。

     本課題以設計輕型單板式控制臂為目標，在設計過程中始終貫徹以綜合性能為約束條件，聯合利用了OptiStruct優化工具，包括拓撲優化、形貌優化、尺寸優化和形狀優化。最終產品不僅滿足各項性能要求，并且重量比同級別車型減重35%，達到設計目標。

2 產品開發流程

     單板式控制臂設計流程見下圖：

3 拓撲優化

     首先利用拓撲優化，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。控制臂的拓撲優化空間及拓撲后的結果，請參看下圖：

     通過拓撲結果可以看出控制臂的基本結構形式，及部分加強筋的分布。

     設計部基于拓撲結果可以得到初版數模，如下圖

4 形貌優化

    對初版數模進行剛強度驗算，產看設計狀態，為形貌優化準備參考數據。根據分析，選擇中間平板區域進行形貌優化，具體選擇及形貌定義，見下圖：

     經過迭代優化后，形貌優化結果及優化前對比，如下圖所示：

5、尺寸及形狀優化

經過形貌優化后，控制臂的設計狀態如下圖

結構設計到現在已經接近最終狀態，最后以目標重量為優化目標，以剛度、強度及穩定性為約束條件進行板厚和局部形狀的細節優化。強度約束及形狀變量定義如下圖：

6 最終設計

經過上述多輪仿真優化驅動設計后，最終產品如下圖：

7 結論

       在新型單板式控制臂設計開發中，在不同設計階段利用相應適當的OptiStruct優化工具，實現預期的開發目標，將仿真驅動設計的理念貫徹到實際工程應用中。