基于變密度法的懸架控制臂多目標拓撲優(yōu)化設計及疲勞壽命分析.pdf

1、懸架控制臂作為汽車懸架系統(tǒng)的導向和傳力元件,將作用在車輪上的各種力傳遞給車身，同時保證車輪按一定軌跡運動，對其結(jié)構(gòu)和性能進行優(yōu)化及車輛的輕量化具有重要意義。
　　首先，本文以某汽車懸架控制臂為研究對象，建立三維模型并利用HyperWorks軟件對其進行有限元網(wǎng)格劃分，設置材料屬性、約束條件和施加載荷等前處理工作。
　　其次，利用RADIOSS求解器對其進行慣性釋放分析和模態(tài)分析，得出懸架控制臂有很大的優(yōu)化空間的結(jié)論。根據(jù)模型

2、的強度分析結(jié)果和自身制造的工藝性，基于S IM P變密度法對懸架控制臂進行多目標拓撲優(yōu)化數(shù)學建模，以材料密度為設計變量，質(zhì)量最小化、剛度最大化和一階彈性體固有頻率最大化為優(yōu)化目標，利用Optistruct求解器對懸架控制臂模型進行多目標拓撲優(yōu)化，得到一個腹腔部分中空，且受力不均勻的模型，該模型的制造困難，增加生產(chǎn)成本。因此對優(yōu)化模型進行改進設計，添加拔模約束、對稱約束和最小單元尺寸約束，再次進行優(yōu)化計算，本次多目標優(yōu)化結(jié)果收斂，質(zhì)量減輕

3、22.48％,剛度與固有頻率相對原模型均有所提高。
　　再次，對優(yōu)化后結(jié)果進行再設計，利用RADIOSS求解器改進后模型進行慣性釋放分析和模態(tài)的分析，并對優(yōu)化后的結(jié)果進行改進設計，將優(yōu)化前后模型進行強度和模態(tài)的對比分析，觀察該模型優(yōu)化前后在性能方面的改善程度。
　　最后，對優(yōu)化后的懸架控制臂最終模型綜合名義應力法、機械零件的應力壽命曲線(S-N曲線)及 Hyperworks軟件中的Fatigue模塊進行疲勞壽命的預測和疲勞強