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摘 要：本文利用optistruct對壓縮機鑄鋁支架進行了拓撲優化分析，并分析了不同網格尺寸和懲罰因子對拓撲優化結果的影響，成功使壓縮機鑄鋁支架重量降低了54.4%。

拓撲優化是一種數學方法，它通過滿足先前建立的給定約束并最小化預定義的成本函數，在空間上優化定義域內材料的分布。本教程的主要目的是通過拓撲優化優化三角支架的材料密度并將其降低 50%。第 1 步：概述第 2 步：分析程序作為第一步，對三角支架進行了分析，以獲得最大變形、最大應力（關注點）和最小安全系數。作為第 2 步，實施了結構（拓撲）優化分析以降低材料密度。

下面我們以某一懸置支架的模態分析為例簡述懸置支架的模態分析過程。

②懸置支架系統建模：懸置支座一般為鑄鋁件，通常使用連續體建模，為保證計算精度需精細的網格（尤其是高梯度區域），常用二階四面體單元。懸置支架一般為鈑金結構，常使用殼單元進行模擬，網格密度需足夠捕捉動態變形和應力集中。

典型工況與極限工況（線性段與非線性限位）校核，能夠控制各種運行位移；同時，在同一環境下完成懸置支架強度校核。

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。

典型工況與極限工況（線性段與非線性限位）校核，能夠控制各種運行位移；同時，在同一環境下完成懸置支架強度校核。

典型工況與極限工況（線性段與非線性限位）校核，能夠控制各種運行位移；同時，在同一環境下完成懸置支架強度校核。

改進后的壓縮機懸置機構用橡膠塊替代支架芯軸機構，壓縮機總成通過橡膠塊和張緊彈簧柔性地和車身相連接，如圖3所示。

經綜合評估懸置靜剛度對整車耐久及隔振性能的影響，左右懸置及后懸置靜剛度最低可降至250N/mm和300N/mm，此方案測試結果見表1方案3所示，其pitch剛體模態僅降至43Hz，經主觀評價該方案改善效果也不明顯，故將下一步優化方向放在加強傳遞路徑隔振上。由于原狀態壓縮機是通過鑄鋁支架與驅動電機進行硬連接，為了降低壓縮機與動力總成剛體模態共振的振動激勵，決定對壓縮機支架采取增加襯套隔振措施。

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2 5 %，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6 6 %，最大位移減少約5 0 %；由3 0 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

電動汽車加速電機扭矩較大，過低的后懸置剛度在急加速/急減速工況，易造成后懸置主簧壓死甚至撞擊產生抖動或異響問題；懸置支架應設計有足夠高模態以降低共振風險；懸置襯套設計更大尺寸以獲得更小的動靜比；懸置車身安裝點動剛度應足夠高。

二、副車架優化設計方法2.1 拓撲優化設計 在早期概念設計階段，首先需要確定前副車架的框架設計，比如整體的長寬高尺寸、加強板的個數及走向等。拓撲優化是一種常見的優化設計方法。

我們可以發現拓撲優化后的結構在四個底角是沒有支撐材料分布的，這種結構類似于航天領域的火箭頭部結構，受力狀態也與其類似，近似在真空的情況下底部提供推力的結構。 04總結 本次案例是基于WORKBENCH平臺中GENESIS模塊拓撲優化功能探討慣性釋放如何影響支架的拓撲優化。在拓撲優化過程中，在給定的優化目標和約束條件下，通過求解將得到最優的質量分布和幾何結構。

本案例中通過CAE 分析，識別出前懸置被動端動剛度較低、隔振率差，如圖9所示，主要是由于懸置支架及副車架前橫梁模態較低導致，通過對其結構進行加強，提升剛度及模態，最終使中低頻噪聲傳遞有所改善。

利用有限元自動分析系統，先后經過7次優化改進后發現，懸置支架背面的加強筋對結構強度的分析結果影響最大，故通過改變該位置的結構來使強度達標，如圖23所示。 表7 極限工況下懸置支架載荷 圖23 懸置支架的優化部位 圖24所示為最終優化方案的應力和等效塑性應變圖。