为了设计出兼顾轻量化与安全性的电动方程式赛车车架,文章同时结合有限元分析与连续体拓扑优化两种方法,使用CATIA软件设计车架并进行有限元力学与模态分析,通过Hyperworks软件的Optistruct求解器对车架进行拓扑优化,根据拓扑结果再次进行力学与模态的分析,得到满足设计要求且兼顾质量和性能的电动方程式赛车车架。最后通过实际比赛的检验,验证有限元分析与拓扑优化结合方法的可行性本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com 。车架结构设计-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机汽车实用技术116用钢管桁架结构，故车架的设计从钢管型号选择，桁架空间结构设计，人机工程等方面考虑。本文初步设计的车架依据规则要求以及理论分析使用三种不同尺寸的4130Cr钢（弹性模量E=2.11×105MPa，泊松比μ=0.279，密度ρ=7850kg/m3，屈服强度σs(MPa)=785，初步车架的总质量约为40Kg），人机工程则根据CATIA人机工程学模块与1:1PVC管模型进行设计。车架结构设计-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机图1初步车架的CATIA模型有限元模型的建立有限单元法（FEM）是一种可以精确预测复杂结构在外界载荷作用下响应的方法，分析步骤分为：前处理、求解、后处理。本文将使用有限元分析的方法进行车架结构的设计。将CATIA模型导入至有限元分析软件HyperWorks中，利用Hypermesh对其进行前处理。由于车架属于桁架结构，故使用1D梁单元进行网格的划分[3-4]。为减少计算量，在车架重要结构上，使用尺寸较小的单元进行划分，尺寸为5mm，对于受力较小的部分使用尺寸较大的单元划分，尺寸为10mm，网格的好坏直接决定结果的精确性，故在划分完成后需仔细检查网格质量。在划分网格时，经常会由于网格不连续带来的求解失败或者结果很差，所以本文使用CATIA软件中的创成式曲面设计模块把所有桁架结构所有交点进行打断，然后在Hypermesh中的Edges面板点击previewequiv再点击equivalence，可以查找并闭合所有大节点，得到较优的梁单元网格。在网格划分时注意梁单元的方向性，有利于求解出正确的结果。图2连续的梁单元网格2初步车架刚度与自由模态分析车架结构设计-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机车架结构设计-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com