FSC賽車車架結(jié)構(gòu)拓撲設計及輕量化研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的拓撲設計和輕量化研究，是當今汽車行業(yè)設計的主流發(fā)展方向。把結(jié)構(gòu)拓撲設計理論和輕量化方法融入到車架設計中，能夠得到新形式、輕質(zhì)量的車架結(jié)構(gòu)。
　　本文運用連續(xù)體拓撲優(yōu)化設計理論，針對FSC賽車車架進行結(jié)構(gòu)拓撲設計。結(jié)合競賽規(guī)則、汽車人機工程學和車架總布置三方面因素，運用結(jié)構(gòu)拓撲設計方法，得到新形式的賽車車架結(jié)構(gòu)。之后，對車架圓管壁厚進行尺寸優(yōu)化，以使車架在結(jié)構(gòu)合理的前提下獲得更低重量。通過強度、剛度、振動模態(tài)分析后，車架結(jié)構(gòu)從

2、概念性的層面上升到了具有實際應用價值的層面?？v觀設計的總體過程，主要得出以下結(jié)論：
　?。?）車架結(jié)構(gòu)拓撲設計方法要應用在設計的初始階段，相比傳統(tǒng)方法，拓撲設計的車架結(jié)構(gòu)，組件數(shù)目明顯減少，結(jié)構(gòu)工整，不會出現(xiàn)贅余結(jié)構(gòu)，能夠合理、有效的利用特定空間。
　?。?）拓撲設計過程中，增大約束函數(shù)值，計算收斂的迭代次數(shù)增多，收斂難度加大。通過迭代計算，可以得到車架在不同約束函數(shù)下的材料分布云圖。說明，結(jié)構(gòu)拓撲設計方法能夠應用在賽車車架

3、結(jié)構(gòu)設計中。
　?。?）通過計算分析，驗證車架結(jié)構(gòu)在六種工況下滿足強度要求。車架彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均在合理設計值范圍內(nèi)。體現(xiàn)出所建立車架三維模型的合理性。
　　（4）通過對車架進行輕量化研究，車架重量從最初設計值29.9kg減小到23.4kg，降重幅度達21.7％。相比中北大學現(xiàn)有賽車的車架重量32kg，降重幅度達26.9%。表明，本文所研究內(nèi)容的有效性。
　　本文首次把結(jié)構(gòu)拓撲設計法運用到FSC賽車車架結(jié)構(gòu)設計中，具