[发明专利]基于多体动力学和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法

权利要求书

1. 基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）建立轻量化对象车型的整车多体动力学模型和对象零件有限元模型，

（2）选取多个典型工况，根据疲劳强度设计要求拟定极限载荷系数，计算车轮受力，并导入多体动力学模型，提取每个典型工况下对象零件的所受等效静载，

（3）将步骤（2）中提取的等效静载作为优化边界条件，根据对象车型的实际使用条件，计算每个典型工况的柔度，并选取每个典型工况的柔度加权系数，以加权总柔度为最小为目标函数，以模态和应力为约束函数进行拓扑优化，

（4）对于拓扑优化结果选取阈值，指导去除材料的位置。

2. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（1）中，建立轻量化对象车型的整车多体动力学模型，包括如下步骤：

（1）首先应按照底盘悬架硬点坐标搭建前悬架和后悬架拓扑模型，并为悬架中各个零部件添加质量和转动惯量，悬架中各个零部件之间按不同的约束方式添加橡胶衬套连接或铰连接，添加橡胶衬套连接的位置需要设置衬套的刚度和阻尼参数，

（2）选取轮胎力学模型，使用UA模型，然后为轮胎模型添加轮胎几何参数，质量，转动惯量，刚度和阻尼参数，

（3）在轮胎模型和悬架模型之间添加铰连接，并在整车质心处建立刚性体，为刚性体添加整车质量和转动惯量，并将此刚性体连接到前后悬架的弹簧和减震器上。

3. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（1）中，建立优化对象零件有限元模型，所述的对象零件为副车架，建立有限元模型时首先对后副车架划分单元网格，然后添加材料属性，并进行约束。

4. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述的典型工况包括不平路面工况、转弯工况和制动工况。

5. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，每个典型工况的柔度                                               ，其中，为位移矩阵；为作用力矩阵；为刚度矩阵。

6. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述不平路面工况的的柔度加权系数大于0.5。

7. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，以一阶模态不下降，应力增加量小于5%作为约束函数，对优化对象有限元模型进行拓扑优化迭代，得到拓扑优化等密度图。

8. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述阈值的范围为0.25到0.35。

9. 根据权利要求1所述的基于多体动力学技术和拓扑优化技术的汽车底盘件轻量化方法，其特征在于：所述步骤（4）中，将材料去除部位圆整为圆孔。