基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计*

干年妃,冯秋翰,顾纪超,张学平

(1.湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082; 2.湖南猎豹汽车股份有限公司,长沙 410014)

2016042

基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计*

干年妃1,冯秋翰1,顾纪超1,张学平2

(1.湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082; 2.湖南猎豹汽车股份有限公司,长沙 410014)

为降低车门生产成本且使其适当轻量化，本文中提出将车门内板进行分块，使模具小型化，并根据车门强度需求，内板不同部位选用不同材料，用有限元方法分析其刚度和模态，并与原单一材料车门进行对比。最后进一步对多材料分块车门内板进行拓扑优化和形貌优化，最终使车门在满足性能要求的条件下，减轻了车门质量，降低其生产成本。

分块车门内板；多材料；拓扑优化；形貌优化；模具小型化；轻量化

前言

当下，国内外汽车企业都面临着市场竞争激烈，利润空间缩小等挑战。为了提高资源利用率，促进汽车企业可持续发展，控制生产成本就显得尤为重要。而汽车轻量化对降低油耗、减少排放起着重要作用。车身质量每降低100kg，百公里燃油消耗量将减少0.3～0.7L[1]。因而降低生产成本和汽车轻量化就成了企业亟须解决的问题。

目前，国内外车企的车门大多使用整块同材料板材冲压焊接而成，冲压模具大，制造价格昂贵，生产成本高。并且在车门的强度和刚度满足要求的情况下，有性能富余的材料，这就增大了车门质量，增加了耗油量和排放。……