基于HyperWorks的车门外把手拓扑优化设计

张胜兰，徐潇寒

(湖北汽车工业学院 汽车工程系，湖北 十堰442002)

拓扑优化是近几年结构优化研究的热点，其基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。拓扑优化设计能够使结构在满足有关约束条件下，使结构的某种性能指标达到最优。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，并有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。将拓扑优化技术应用在汽车零部件结构优化和轻量化设计、车身结构设计中有着十分重要的现实意义。

汽车车门外把手虽然不影响汽车在结构上的整体性能，也不影响整车的动力性和经济性，但它是每位用户乘坐车时最先接触到的部件，属于外观件也属于功能件，因此对其外观质量和强度、开启舒适度提出较高要求。在维持或提高其性能的基础上，考虑其人机工程的轻量化设计思路在车门外把手的优化设计中有十分重要的研究意义。本文基于HyperWorks的拓扑优化技术探讨了某货车车门外把手轻量化设计的可行性。

1 车门外把手静力分析

本文研究对象是某轻型货车车门外把手，所用材料为锌合金，屈服强度283MPa，其材料属性见表1。

表1 材料属性

1.1 边界条件的确定

有限元分析时，需要根据车门外把手的结构特点、载荷性质及分析目的选择适当的计算模型以达到分析计算经济合理的目的。边界条件反映了分析对象与外界之间的相互作用，是实际工况条件在有限元模型上的表现形式。……