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2018Altair结构仿真与优化技术暨OptiStruct用户大会论文集

基于OptiStruct的某电瓶箱支架优化设计

OptimizationdesignofthebracketofaBatter

boxbasedonOptiStruct

周利，王淼，陆豪晓虎

（陕汽集团技术中心，西安710000）

摘要:本文基于Altair公司的OptiStruct软件对某汽车电瓶箱支架进行了拓扑形貌

联合优化及尺寸优化，并对优化前后的一阶模态频率、最大应力以及质量进行对比。

结果表明，后结构的一阶模态频率与原结构相等，最大应力增加5%，但仍处于

安全许用范围内，优化后电瓶箱质量比优化前减小23.6%，减重效果明显。

关键词：电瓶箱支架；拓扑形貌联合优化；尺寸优化；OptiStruct

Abstract:BasedonOptiStructofAltair,thispaperperformedthecombinedtopologyand

topographyoptimizationandsizeoptimizationofthebracketofanautomobilebatteryb

Inaddition,thefirstsetmodalfrequency,maximumstressandqualityoforiginalstructure

andoptimizedstructureiscompared.TheResultsshowthhefirstsetmodalfrequency

oftheoptimizedstructureisthesameasthatofthriginalstructure,themaximumstress

increasedby5%,butisstillintheallowablerange,afteroptimization,thequalityofthe

batteryboxdecreasedby23.6%comparedwiththatbeforeoptimization,andtheeffectof

weightreducnisobvious.

Keywords:thebracketaBatterybox,combinedtopologyandtopography

optimization,sizeoptimization,OptiStruct

1概述

随着汽车行业的发展，能源需求与环境保护的压力日益严峻。如何减少汽车的能

源消耗和尾气排放已成为世界各国与各大车企亟待解决问题。汽车轻量化为解决这

一问题提供了可能

汽车轻量化技术主要分为：轻量化材料、先进制造工艺和结构优化设计等3个主

要方面[1][1]。在轻量化材料方面，用先进的高强度钢、镁铝合合金、塑料及复合材料

代替普通钢造车部件已成为一个发展方向[1][2]，如高强度钢以被应用于汽车车

身、底盘、悬架和转向等零件。在使用轻量化材料的同时，先进的制造工艺也得到广

泛应用，如液压成型、激光焊接等；根据液压成型技术开发商Vari-Form统计表明，

相对于传统的冲压—焊接工艺，液压成型工艺可以降低11%的零件成本，14%的设备

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2018Altair结构仿真与优化技术暨OptiStruct用户大会论文集

成本，并能减轻7.3%的质量[1][5]。2000年后，CAE已经广泛应用于汽车零部件及整

车结构设计[6-9]，基于CAE分析的汽车结构优化设计已经成为轻量化的首选方法。结

构优化设计主要的方法有：尺寸优化、形状优化、拓扑优化、形貌优化、自由尺寸

化、自由形状优化、多学科设计优化等[10-11]。

结构优化设计已成功应用于乘用车及卡车领域。崔彬等[1][12]对某乘用车副车架

进行了尺寸优化设计，减轻了副车架质量，为副车架的开发提供了参考价值。

关俊山和万小金对某型乘用车手刹进行结构优化，减小了材料的磨损量，提高了手刹

的使用寿命，缩短了研发周期[1]13]。张林等[1][14]对中桥及后桥气室支架进行了拓扑优

化设计，优后的构满足刚度及强度要求的同时，总重减少了14.98kg约28.5%，

带来良好的经济和社会效益。许菁等[1][15]对车门的结构参数进行了优化，改进了车门

的模态特性，为车门的改进设计提供了理论依据。

电瓶箱支架作为卡车的一个重要部件，在满足使用要求的同时，还需减轻其质量，

增加整车的经济型。目前，电瓶箱支