王登峰，蔡珂芳，马明辉，张 帅

(1.吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022； 2.中国第一汽车股份有限公司技术中心，长春 130011)

前言

面对日益突出的能源和环境问题，轻量化设计已受到各大汽车厂商的关注。大量研究表明，汽车质量每减少10%，燃油消耗可降低6%～8%，尾气排放将减少5%～6%[1－2]。白车身占整车质量的20%～30%，可见其在整车轻量化设计方面有着重要的潜能[3]。目前，轻量化设计主要通过3种方法实现:材料轻量化，主要有高强度钢、轻质金属材料(如镁铝合金)和非金属材料(碳纤维复合材料，高强度塑料)；工艺轻量化，采用先进的加工工艺方法，如液压成型、激光拼焊和柔性轧制差厚板；结构轻量化，通过拓扑优化、尺寸优化、形状优化和形貌优化等方法优化结构。然而在结构优化领域，很多研究通过零部件厚度尺寸优化来实现轻量化设计[4－5]。由于白车身由复杂的梁结构和钣金件构成，故对其进行形状和尺寸优化能有效提升其性能和降低其质量。尽管形状优化在结构优化领域有很多优势，但由于网格单元的畸变和拓扑连接关系不能更新的限制，增加了形状设计变量定义的难度。因此，本文中采用隐式化参数建模的方法来避免有限元模型的网格畸变，做到随动地更新零部件之间的拓扑连接关系。

在白车身早期开发阶段，一般需要大量的待选方案，甚至须考虑完全不同的组件替换和载荷传递路径，按照传统的设计方法，反复修改CAD模型并进行相应的CAE分析，耗费大量资源。……