汽车多材料控制臂拓扑优化方法

为进一步提高汽车控制臂轻量化水平,提出了一种壳/填充结构多材料拓扑优化方法。采用两组设计变量建立材料插值模型:对第1组设计变量进行两步滤波,利用归一化密度梯度范数将壳区域与填充区域分离;第2组设计变量用于分配填充区域多种材料。为避免填充材料过度聚集,通过映射函数的隐式方法将局部体积约束扩展为多材料填充问题。控制臂优化算例结果表明,材料插值模型能有效识别壳特征和实现局部体积约束,控制臂主体质量较原钢制控制臂减轻13.2%,转向和制动工况下应力水平分别降低55.0%和39.7%,获得较好的轻量化效果。