采用高強輕質材料是實現汽車輕量化的主要途徑之一。碳纖維增強復合材料( CFRP) 因其具備較高的強度、比剛度以及良好的吸能性，逐漸成為理想的車身替代材料之一。因此本次優化作品對某汽車B柱外板進行自由尺寸優化。

1. B柱靜力學分析

    B柱的作用除了起支撐外，還主要承受汽車側面的碰撞保護行人的安全，因此對B柱的抗彎性進行分析極為重要。本作品以固支梁的形式，如圖1所示，兩端固定，在B柱外板中間施加1200N 的均布載荷，進行分析再對其進行優化。

                                                     圖1 受力模型

    B柱外板總厚度為2.4mm，一共鋪設8層CFRP，每層后0.3mm，鋪層角度順序為[0°/90°/45°/-45°]₂，如圖2所示，CFRP 的材料屬性見圖3。

                                                        圖2 鋪層設置

                                                       圖3 材料屬性

     求解得到圖4的位移云圖，發現最大位移再邊緣處為3.142mm。

                                                      圖4 位移云圖

2.優化設計

    本作品以質量最小為優化目標，約束條件為最大位移為3mm，對復合材料鋪層厚度進行優化。在optimization界面里free size里設計變量，設置最小成員尺寸為5mm，設置每層的厚度為最小為0.2mm，每層百分比范圍在10%~60%之間，±45°層設置對稱平衡設置，如圖5所示。圖6、7為約束和目標的設置。

                                                             圖5 變量設置

                                                             圖6 約束設置

                                                             圖7 目標設置

    優化求解查看結果，圖8為復合材料B柱外板總厚度的分布云圖，最厚處為2.4mm，最薄處為0.2mm，可以看到B柱外板下板部位的厚度逐漸減少了，相比原B柱均勻厚度鋪設，質量減輕了。

                                                            圖8 總厚度分布云圖

     還可以查看每一層的厚度，操作如圖9所示。圖10為第一層的厚度分布云圖，可以看到最后處為0.3mm，最薄為0.0246mm。

                                                          圖9 查看每層厚度分布操作界面

                                                               圖10 Ply1厚度的分布

     本作品的優化僅是對B柱外板的尺寸進行優化，且工況只考慮了靜載狀態下，目前還有很多不足，后期還會繼續完善。