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拓扑优化是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法，是结构优化的一种。本次优化将货车前部脚踏板受力情况简化成了前支点处受力的情况，并对其连接结构进行了分析，分析了脚踏板在前部位置承受载荷的工况下连接结构的受力情况，采用结构拓扑优化设计的方法对货车前部脚踏板连接结构进行了优化分析，在保证一定刚度的情况下获得优化的脚踏板连接结构，减轻了脚踏板的重量，增加了脚踏板的刚度。并对优化后的脚踏板进行验证分析, 结果表明该设计方法能有效减轻脚踏板的重量，有效的增大脚踏板的刚度，进而减轻汽车整体重量，提高承重能力，从而提高燃油性能。

1.1分析模型的建立

首先根据实际情况利用Altair inspire软件建立了三维模型，施加载荷，如图 1 所示。然后将其进行受力分析，对整个踏板以及连接结构进行了优化分析。

图 1

1.2 模型的优化

优化模型材料，密度，弹性模量，泊松比，屈服强度，抗拉强度图 2 所示。在有限元分析软件中将该模型分为两步，进行受力分析，第一步对该模型中间位置承受载荷的情况下进行受力分析，如图 3 所示。第二步对该模型旁边位置承受10000pa载荷的情况下进行受力分析。

图 2

图3

设计变量：在拓扑优化中，设计区域中单元刚度是设计变量。目标函数：体积变化会影响连接结构的刚度，在优化过程中要保持结构刚度最大，在此分析中使柔度最小以达到刚度最大的目的。约束条件：保留其体积的30％，使其最大成员尺寸为12.357mm，最小成员尺寸为6.1785mm， 并且在优化的过程中使其全局应力不超过350MPa。综合以上三要素，得到如下优化模型：

1.3 结论

对货车尾部脚踏板的结构进行有限元分析，在拓扑优化分析程序中对脚踏板结构进行拓扑优化分析，获得最优化的脚踏板链接结构。最后对优化后的脚踏板进行验证分析结果表明优化后的脚踏板连接结构合理，质量更轻，刚度更大，节约了原材料的使用，降低设计开发周期和经济成本，为后期对结构拓扑优化在汽车生产制造中的进一步应用提供了一定的理论支持。