拓扑优化与尺寸优化相结合的割草车车架轻量化设计

陈远帆，李舜酩，苏玉青

(南京航空航天大学 能源与动力学院，南京 210016)

拓扑优化与尺寸优化相结合的割草车车架轻量化设计

陈远帆，李舜酩，苏玉青

(南京航空航天大学 能源与动力学院，南京 210016)

车架轻量化是节能和降低成本的重要途径。针对某型号割草车车架，提出了将拓扑优化与尺寸优化相结合的割草车车架轻量化设计方法。在满足工作性能和车架强度的基础上，利用有限元仿真技术，分别对割草车车架进行了弯曲工况与扭转工况下的强度分析，以分析结果为基础，进行拓扑优化与尺寸优化相结合的二级优化，并对优化前后车架的强度进行对比分析。结果表明：最终优化后车架强度满足要求，且最终优化后车架比未优化前减少质量34.3%，轻量化效果显著。

割草车车架；有限元分析；拓扑优化；尺寸优化

节能环保始终是世界发展的主题，从全球范围来看，能源总量是有限的，随着经济的快速发展，能源消耗也不断增加。研究数据表明：汽车每减重10%，油耗可以降低6%～8%[1]。进行轻量化研究可以减少能源消耗，降低制造和使用成本，提高经济效益，所以轻量化研究有重要意义[2-4]。国内外已有较多学者对轻量化设计进行了研究。文献[5]对摩托车车架进行了优化设计，使其质量减小，轻量化效果显著。文献[6-8]对以钢铁为原料的结构零部件进行了优化，有效降低了质量。文献[9-10]对车架采用尺寸参数优化的方法进行轻量化设计，轻量化效果明显。尺寸优化通常是对单元尺寸进行优化[11-12]，较易达到优化目标，但很难对原有结构进行较大改进；……