低地板电动城市客车车身拓扑优化与结构分析

张华，文光辉（重庆大学航空航天学院，重庆400030）

低地板电动城市客车车身拓扑优化与结构分析

张华，文光辉
（重庆大学航空航天学院，重庆400030）

基于某新型低地板纯电动城市客车的概念设计初始要求，建立该客车车身的有限元模型，采用变密度法，利用拓扑优化技术对多工况下的客车车身结构进行优化，并对优化的结构进行分析验证。结果表明，结构的刚度和强度均满足设计要求。

概念设计；有限元；车身结构；拓扑优化；纯电动城市客车

低地板客车的车身结构设计相对传统客车车身结构更复杂。比如对处于概念设计阶段的新型纯电动城市客车，电机取代发动机导致动力系统的改变使得底盘结构发生了较大的变化；另一方面全承载客车车身结构复杂，仅靠经验很难得到好的车架结构。

1　拓扑优化问题描述

拓扑优化理论应该在车身结构设计的初始阶段引入，而不是仅凭经验来设计或改造结构［1］。拓扑优化的目的是要找出在极限工况下客车结构最好的传力路径，与尺寸优化和形状优化相比，结构拓扑优化获取的效益更大，对工程设计人员更具吸引力，具有更广阔的工程应用前景［2-3］。目前，对客车车身结构拓扑优化大多是在已有车型基础上开展［4-8］。对于没有参考车型的新型客车而言，其车身拓扑优化前存在两个质量分布问题：对于没有确定结构的底盘，底盘各部件的安装点是不确定的；城市客车满载时，人的质量在底盘趋于均匀分布。……