随着汽车行业的快速发展,应用拓扑优化方法获取零部件轻量化成为当今结构优化设计研究的一个热点。文章针对一款踏步支架进行拓扑轻量化结构改进,利用OptiStruct软件采用加权方法处理优化设计中多工况问题,对其进行拓扑优化。结合实体拓扑结果发散到钣金件压筋结构,同时保证综合性能的条件下改善了外观,简化加工工艺、实现了轻量化。 径。型弯板应力-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港全自动弯管机滚圆机滚弧机文中根据设计空间和工艺要求对零件进行拓扑，优化结构材料分布，从而提高零件综合性能，同时达到轻量化目的。1有限元模型建立1.1几何模型上车踏步支架主要起到固定上车踏板的作用，对驾驶员在上下车过程中的安全性有重要作用。图1中支架总成由一块U型弯板、四个加强筋与弯管焊接而成，通过螺栓与踏板连接固定在大梁车架上。其加工焊缝多而复杂，成品效率低。通过拓扑优化保证产品性能同时去掉四块加强筋，改善外观，减少加工工序，优化材料分布降低重量。1--U弯板2-固定支座3--弯管4--加强筋图1支架连接关系1.2有限元模型建立作者简介：王兰，就职于陕西万方汽车零部件有限公司  本文由张家港弯管机网站

转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net。利用前处理软件个螺栓孔处建立一圈washer处理应力奇异现象。有限元模型如图2所示。图2有限元模型1.3零件材料表1材料参数2有限元分析在驾驶室员上下车的时候上车踏步系统受力较大，支架会受到顺间冲击力从而产生变形受力。驾驶员体重按75kg/人计算。2.1分析工况及边界条件表2工况列表边界条件如图2所示，与车架连接螺栓孔约束6个方向的自由度。应用OptiStruct对有限元模型进行线性静应力分析。利用Radioss对模型进行模态分析。2.2分析应力云图图3踏步支架小总成应力图4U型弯板应力表3零件安全因子两种工况分析，各零件的安全因子均大于1。但从结构应力云图看，应力分布集中在加强筋与U型弯板焊接外端，应力相对集中，材料性能没有得到最大化应用。考虑到安全因子数值较低，且焊接工序和焊缝较多，加工效率低。对其进行结构改进优化。3改进优化3.1设计思路优化材料分布，去掉加强筋，提高材料利用率，提高安全系数，使其成为整体式钣金件。3.2数学模型拓扑优化的材料模式采用密度法（SIMP），将有限元模型设计空间的每个单元的“单元密度”作为设计变量。优化后单元密度靠近1的材料需要保留，单元密度靠近0的可以去除，从而达到材料的高效利用，实现轻量化设计。本次分析中设置以单元密度为函数变量（定义最小成员尺寸得到均匀的材料分布），以零件的加权应变能最小（刚度最大化）为目标函数，以各工况下零件的最大应力不超过235MP，零件体积分数不超过40%为约束条件，同时采用加权方法处理两种工况，建立带约束的单目标拓扑优化数学模型。X表示设计变量--单元密度。型弯板应力-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港全自动弯管机滚圆机滚弧机  本文由张家港弯管机网站 转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net