全承载大客车车架的拓扑优化设计

在某全承载大客车车架设计中,为了减轻车架质量、改进加强梁布局,对地板横梁、斜撑加强梁等结构进行了拓扑优化设计。在客车车架前后轴之间区域构建拓扑设计空间,以车身结构质量最小为优化目标,以整车扭转刚度不小于原设计方案为约束条件,建立拓扑优化数学模型,并采用遗传算法进行求解,获得了优化的拓扑方案。结合拓扑优化结果和安装要求,改进了车架的设计方案。改进方案与原方案比较,设计空间中的加强梁从9根减少为3根,整车扭转刚度提高150 Nm/(°),质量减少了20.8 kg,材料利用率(刚度增量与质量增量之比)提高了1.5倍。