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導讀Abaqus除了可以對結構進行強度分析，同樣也自帶強大的優化功能，下面通過一個簡單的實例演示在Abaqus中進行拓撲優化，另外，如果需要更加強大的拓撲優化仿真，可以在TOSCA中進行。定義接觸屬性只創建接觸屬性，不定義任何參數，代表了創建光滑的硬接觸，接觸面選擇為扭力臂和銷釘的連接處，其中一個設置為tie。

圖1：整機Adams模型01概述利用Adams可以幫助工程師快速進行整機和起落架功能樣機的建立與測試工作，從而在飛機設計階段節省時間，降低成本與風險，提升設計的品質。作為專業的整機與起落架仿真工具，Aircraft可完成新型飛行器完整的、參數化的仿真模型建立工作，方便地定義起落架的布局，輪軸的排列，吸能裝置，以及其他關鍵性能。

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。如波音公司使用拓撲結構優化的方法重新設計了777X飛機的機翼結構，有效改善了機翼的空氣動力學性能。實現零部件的輕量化設計對提升整個部件的貢獻巨大[9]。

概述汽車控制臂（Control Arm）是懸架系統的關鍵部件，其核心作用是將車輪與車架連接，并在車輛行駛過程中承受并傳遞來自車輪的多方向力和力矩。拓撲優化的目標是在給定的設計空間、材料和工況下，找到材料的最優分布，使結構在滿足多種性能要求（如剛度、強度、頻率）的同時，實現輕量化。

2）通過建立滑橇式起落架落震仿真模型，并通過輸入合理的材料應力-應變曲線符合起落架著陸過程中的實際情況，準確模擬了起落架的落震試驗過程。3）通過仿真計算分析，發現其速度對跌落過程中起落架的變形影響遠大于起落架承擔載荷多少的影響。研究結果對后續起落架的設計和優化具有較大的工程實際應用價值。

在扭力梁懸架模型中，輪轂、前框架和前下部控制臂均建模為柔性體。該團隊廣泛使用Adams仿真來評估設計概念，并再次驗證力矢量彈簧。 圖5 : 在Adams模型中的柔性體 通過一組虛擬仿真工況測試了帶有常規彈簧和力矢量彈簧（圖6和圖7）的車輛模型，來比較性能。通過改變硬點來實現彈簧的傾斜。硬點是用于構建參數化模型的基本建模元素。

[5]祝小元，方宗德，申閃閃，等.汽車懸架控制臂的多目標拓撲優化[J].汽車工程，2011，21（2）：138-141. [6]何小靜，上官文斌.汽車懸架下控制臂的有限元分析[J].噪聲與振動控制，2012，32（3）：125-128. [7]武文超，方毅博，寧倩，等.基于雨流法的汽車底盤件疲勞耐久試驗方法研究[J].汽車技術，2013（12）：46-49.

，左右兩側各8個起落架，每個起落架帶有2個機輪；7) 前起落架有2個起落架，每個起落架帶有2個機輪。

性能約束 (可選但推薦)：位移約束 (DISP):限制關鍵點（如輪心）的位移，保證懸架運動學/彈性運動學性能。應力約束 (STRESS):在拓撲優化中直接施加全局應力約束計算量大且可能不穩定，通常作為后續尺寸/形狀優化的約束。6. 提交計算與監控：①將定義好的模型（網格、屬性、載荷、邊界條件、優化設置）提交給 OptiStruct 求解器。

當起落架使用塑性材料時可確保滿足這項要求。挑戰對起落架進行物理測試不僅增加成本，而且比較耗時。因此，研發團隊決定選擇非線性靜態分析以確保得到最佳設計。 在開始設計和分析之前，研發團隊進行了初步研究，以評估懸臂模型還是支撐梁模型更適合。根據兩種模型結果對比分析，工程師們決定選擇支撐梁模型。

本文采用的 800mm 翼肋間距是根據現今飛機翼肋統 計情況確定 [4]，對于大型民用飛機翼肋布置，在滿足加強 肋布置要求的情況下（襟副翼懸掛和支撐點、起落架連接點、 吊掛安裝點等集中載荷部位須布置加強肋），可在 800mm 的翼肋間距上適當提升肋間距，以減小翼肋個數，降低機 翼整體重量。

小型四旋翼無人機由4個圓柱管碳纖維、4個電機碳纖維固定板、4個碳纖維薄板、4個結構鋼材料的電機以及若干個ABS材料的固定塊和起落架組成，如圖1所示。為了提高網格劃分的效率，我們簡化了模型，刪除了不重要的電子零部件，省略了不重要的孔和圓角，讓網格更加均勻和順滑。對于小型四旋翼無人機，把起落架不重要的結構件，設置5 mm的網格大小，其他默認設置為3 mm。

即使機輪放了下來，你仔細看飛機落地那一瞬間，滋啦一下冒白煙，跑道上留下黑乎乎的剎車印。這哪是接觸跑道，明明是沖擊。如此沖擊下，飛機的腿——起落架壓力就很大。除了幾十上百噸的飛機自重，還有巨大的軸向沖擊載荷、給飛機減速的水平載荷，以及因為側風和飛機側滑出現的側向載荷。研發飛機起落架的重要一步，就是要先搞清楚它受到的載荷。

1.3 剛度性能 副車架與車身、懸架控制臂、轉向機等安裝點的局部靜剛度和動剛度是保證整車耐久、操縱穩定性和NVH性能的基礎指標，在副車架結構設計中同樣不可忽視。