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客戶聯系底特律工程軟件公司（DEP）進行開發，該項目的目標是針對白車身和底盤進行減重設計。解決方案： 整個項目由DEP工程師分為三個階段：基準評估、網格參數化和優化。DEP工程師與客戶工程師密切合作，參與整個項目。DEP團隊開發的完整優化流程對客戶來說是非常有價值的。

拓撲優化：運用 Altair? OptiStruct? 開展三類優化： 經典拓撲優化 晶格結構優化 尺寸優化確保設計同時滿足性能與減重要求。沖擊測試：通過 Altair? Radioss? 進行虛擬沖擊測試，驗證工況下的耐久性。

挑戰? 客戶需求：在保持目標性能的前提下，利用截面優化等方法，最大化降低重量。? 同時，客戶希望得到優化后的CAD數據，以提供給他們的設計團隊。解決方案關鍵方法包括多學科優化以及“CAD morphing”。

材料也可以通過算法添加回來，以確保在試圖實現目標減重時，部件不會失敗、變形太大或者低于給定的安全系數。將拓撲優化應用于流體流動、傳熱和其他類型的問題也遵循同樣的基本設置，用相關的性能指標（如壓力、阻力或熱效率）取代結構標準。離散化、計算能力和分析的保真度（如線性、非線性）推動了結果的準確性以及獲得結果的成本和時間。

</p><p><strong>拓撲優化：</strong></p><p>運用 Altair? OptiStruct? 開展三類優化：</p><ul><li>經典拓撲優化</li><li>晶格結構優化</li><li>尺寸優化</li></ul><p>確保設計同時滿足性能與減重要求。

nTopology 拓撲優化過程概述 從原始設計到最終導出CAD主體 當然，工程團隊在設計階段就考慮了該零件的可制造性。最終的金屬零件用鋁鑄造時重 165 磅（或約 75 千克），其邊界尺寸為 39″ × 16″ × 16″（或 1.0 m × 0.4 m × 0.4 m）。

同時，在FSC賽車領域，拓撲結構優化可以被用來重新設計底盤結構、車身外殼等部件，以實現更輕量化的設計和更好的性能。如Jiang等利用有限元法對FSC賽車車架的剛度和振動模態進行了分析，優化后的車架減重7.18%[10]。

福特嘉年華 采用變厚度B柱方案，單車減重3Kg。 雷諾科雷傲 采用激光拼接B柱方案，減重1.0Kg，減重11%。 奧迪A8 采用連續變截面B柱方案。斯巴魯翼豹 采用連續變截面B柱方案。 以上是一些B柱TWB/TRB方案的實例，通過對B柱結構/材料的優化，提升性能，減重降本！

今天開始和大家一起學習優化，今天用的是OptiStruct軟件來做一個拓撲優化的案例。前處理軟件用的依然是我們熟悉的ANSA。這里載荷和邊界條件我們已經做好了。這個立方體兩端固定，中間我們施加力。我們這次的優化目標是減重，我們先用Deck_info這個命令看一下他目前的總重是多少。

優化后的變形頻率響應結果如圖 7 所示。由結果可見，增設阻尼可有效規避構件共振，并顯著降低最大變形量。 圖 6 增加阻尼后的 Z 向變形頻率響應總結：本文以 GoPro 運動相機為研究對象，完整展示了諧響應分析的仿真流程，并通過仿真手段優化結構設計，從而避免相機內部零部件發生損壞。

從中可以得出，缸體的減重設計與優化方式可以擴展應用到發動機的其他部件中，尤其是合理優化發動機的油底殼、鏈輪罩蓋與氣門罩蓋是至關重要的。 圖15 發動機缸體減重前后及優化后的總聲壓級對比 4.3 發動機缸體優化后的試驗驗證 對減重、優化后的樣機進行振動噪聲測試。通過對比優化前后的數據，驗證發動機整機聲學仿真模型的合理性。

例如，應用填充微觀點陣結構的衛星支架多尺度拓撲優化設計，使衛星支架減重17%，動態響應減少25%；考慮切口、保持傳統鈑金輪廓的渦輪發動機支架的拓撲優化設計，使發動機支架減重25%；考慮增材制造工藝、擴大設計空間的拓撲優化設計，使發動機支架減重66%，最大位移減少約50%；由30多個單獨部件組成的穩定器前翼梁支架，應用拓撲優化一體化設計，成功實現前翼梁支架減重30%，顯著改善結構性能，提升加工效率。

拓撲優化方案整車減重約2Kg，單車降本約80元。2）通過仿真驅動的座椅產品結構正向設計，彌補了傳統通過對標等逆向設計的不足，從知其然到知其所以然。仿真驅動的優化往往通過結構優化設計，不同于簡單的材料替換方案，如輕質合金替代鋼制結構這種減重但增加成本的方案。往往是既減重又降本的結構優化方案。

通過以上流程，OptiStruct可在保證結構安全的前提下實現電池包殼體的高效減重。建議優先優化對質量敏感度高且應力裕度大的區域，對高應力區域保留厚度余量。最后，歡迎大家通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡

圖 9 踏板力與減速度關系曲線（優化后-實測值）圖 10 踏板行程與減速度關系曲線（優化后-實測值）針對優化后的制動踏板感進行主觀評價，結論為：（1）踏板力小，踏板輕便；（2）重踩制動時，踏板力適中，ABS 可正常觸發；（3）踏板行程適中，比較舒適。

汽車輕量化的方法主要為材料優化和結構優化兩種，材料優化是使用高性能或輕質材料替代普通材料，例如使用高強鋼或鋁合金材料替代普通鋼鐵材料達到車身減重的目的；結構優化是通用對零件的內部結構進行改進和優化達到減少材料用量[4,5,6]。汽車B柱內板屬于鈑金件，很難通過結構優化實現輕量化，采用材料優化是比較合理的方法。

從而減少分析優化的輪次，縮短開發周期。拓撲優化方案整車減重約2Kg，單車降本約80元。2）通過仿真驅動的座椅產品結構正向設計，彌補了傳統通過對標等逆向設計的不足，從知其然到知其所以然。仿真驅動的優化往往通過結構優化設計，不同于簡單的材料替換方案，如輕質合金替代鋼制結構這種減重但增加成本的方案。往往是既減重又降本的結構優化方案。

莊海濤等對某車型轉向節進行了優化設計，轉向節的材質為40Cr，質量為4.29 kg，優化后質量為3.9 kg，減重0.39 kg，減重比例為9%。王振東等[5]對某乘用車后下控制臂進行了拓撲優化設計，優化前控制臂質量為7.5 kg，拓撲優化后控制臂質量為5.5 kg，減重2 kg，減重比例為26.6%。

關鍵詞：復合材料機翼結構布置；布置優化；加筋壁板優化；Hypersizer引言 機翼結構設計是飛機總體設計中的重要組成部分，當 前大型民用飛機機翼重量約占使用空機重量的 20%~30%。 對于民機而言，飛機結構減重對減小輪檔油耗、降低運營 成本、提升飛機市場競爭力具有重要意義。