李铁柱，华睿，黄维

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

关键字：拓扑优化；白车身；扭转刚度；轻量化

1 引言

汽车行业竞争日益加剧，消费者对汽车的安全性、NVH、操纵驾驶性和疲劳耐久性也越来越重视。作为子系统级的车身扭转刚度性能对整车的NVH、操纵稳定性和疲劳耐久性具有重要的决定作用[1]。车身扭转刚度性能提升，意味着要增加额外的结构和重量，如何通过在合适的位置增加最少的材料来实现性能最大的提升是设计关注的重点。为此很多学者将拓扑优化方法较好的应用到了车身结构优化中，宋慧斌将拓扑优化方法应用到了前纵梁等碰撞吸能部件的结构优化中[2]，谭纯将拓扑优化方法应用到了电动汽车前保险杆和电池箱体的的耐撞性优化设计中[3]。

本文以某车型白车身结构整体扭转刚度性能提升设计为例，将静态拓扑优化方法应用到了车身结构优化中，按照优化结果制定了具体的性能提升方案，在重量增加很小的前提下明显提升了整体的扭转刚度性能，充分验证了该方法具有较强的工程实用性。

2 拓扑优化设计理论

本文主要考虑对白车身静态扭转刚度进行优化，因此采用了静态拓扑优化中的变密度法。变密度法是目前结构优化尤其是连续体结构优化中较为常用的方法，其原理在于假定基本结构中材料的密度是可以变化的。首先将需要优化的结构进行有限元离散处理，有限元模型设计空间的每个单元的“单元密度”作为设计变量。……