吴佳秜，张诗博*，解紫婷，陈浩杰

（1.成都农业科技职业学院机电技术分院，四川 成都 611130；2.南昌大学，江西 南昌 330031）

引言

近年来，中国对汽车工业发展愈加重视，电动方程式赛车车队的要求便不仅仅局限于造出一辆的车，而着眼于打造一辆性能优异的赛车。车架作为一辆车受力、传导力的重要结构部件，便对其有了更高的性能要求。本文主要着重于车架的设计与拓扑优化，把如何设计一个兼顾轻量化与安全性的车架作为本文研究的目标。

拓扑优化中的连续体拓扑优化对于桁架结构比较适用。连续体拓扑优化把定义空间分割成有限个单元进行设计，WEI K L[1]利用连续体拓扑优化中的变密度法对半挂车车架进行优化设计对变密度法进行了详细讨论，并给出了优化结果。CHEN C F[2]等对抑制棋盘格现象而引入的惩罚因子ρ作了描述，对结果进行的验证也证明了其可靠性。

本文对FSAE赛车桁架式车架采用连续体拓扑优化的方法，建立有限个PSHELL单元和PBEAM单元的拓扑优化模型，借鉴与优化结果设计出兼顾轻量化与安全性的新车架，再对新车架进行力学及模态分析，保证车架结构满足设计要求，可以安全参赛。

1　车架初步设计与建立有限元模型

1.1　车架初步设计

在CATIA软件中建立了车架的最初模型。由于本车架采用钢管桁架结构，故车架的设计从钢管型号选择，桁架空间结构设计，人机工程等方面考虑。本文初步设计的车架依据规则要求以及理论分析使用三……