懸架立柱的案例
基于Inspire的FSCC賽車懸架立柱優化設計及CAE分析
以中國大學生方程式汽車大賽BTR-X的懸架立柱作為例，在分析其實際受力情況的基礎上，利用Altair inspire form軟件以最大化剛度為目標對其進行了減重設計和拓撲結構優化。得到了帶剎入彎工況條件下兩種不同設計方案的應力、應變值及安全系數，并對比了其優缺點。結果表明，在最佳優化方案中，BTR-X懸架立柱最大有效應力為557.4 MPa，減重18.4%，提升了車輛的操穩性，實現了其輕量化的目標，對進一步提升FSCC賽車的性能有一定的參考價值。最后，通過選擇性激光燒結成功實現了優化懸架立柱結構的3D打印成型，為FSCC賽車的輕量化設計及加工提供了新思路。
關鍵詞：FSCC賽車;懸架立柱;Altair Inspire Form;拓撲優化;CAE分析;
中國大學生方程式汽車大賽（formula student combustion china,FSCC）是中國汽車行業水平最高的大學生賽事，旨在培養具有優異創新設計能力、模擬仿真能力及實踐動手能力的綜合性人才，促進中國制造向中國創造轉型[1,2]。懸架立柱用于連接車架與車輪，其作用是把作用在車輪上的各種力（如支撐力、驅動力、制動力等）及其力矩傳遞到車架上[3]。因此，懸架立柱的結構對賽車的駕駛操穩性有十分重要的影響。基于此，目前已有研究者從懸架結構形式選取、參數計算以及結構優化角度入手，提升懸架的結構和性能[4,5,6,7,8]。拓撲結構優化的原則是在不影響制件結構和剛度的前提下，重新設計結構的外形和幾何形狀，以獲得最小成本或最小重量。如在汽車領域，研究人員使用拓撲結構優化方法對汽車底板結構進行重新設計，實現了減輕汽車總重量的目標。不僅提高了燃油效率，還有效降低了生產和維護成本。在航空領域，使用拓撲結構優化可獲得更輕量化的飛機結構。
展開 基于inspire的大學生方程式賽車懸架立柱優化
立柱作為懸架的關鍵零件之一，它中間安裝軸承連接輪芯，主銷上點和主銷下點安裝向心軸承連接A臂，側面有轉向節臂和卡鉗安裝支架，可見其受力之復雜。同時，作為簧下質量的一部分，如何對立柱進行輕量化設計成為提升底盤性能的一部分。
立柱受力如圖
拓撲優化流程：
一：概念建模
將安裝塞打區域和安裝軸承區域設置為非設計空間，其他設置為設計空間
二：定義材料屬性
將材料修改為7075鋁
三：定義邊界條件
1、 將軸承安裝孔以及其他孔以連接器連接的方式連接，如圖
2、 施加載荷
四：拓撲優化參數設定
1、形狀控制：以單向拔模作為形狀約束且拔模方向為x方向。
3、 運行優化設置
五：查看運行結果
六、通過拓撲優化結果重新建模
七、零件成品
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