管梁截面形状与尺寸的协同优化研究

徐峰祥1 , 2，王得伟2，方志刚2，韦文儒3 （1. 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室；2. 武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心；3. 方盛车桥（柳州）有限公司）

摘要：管梁截面优化是汽车轻量化和性能设计的关键因素之一，管梁截面形状与尺寸的协同优化方法是底盘零部件设计的重要工作。本文提出了一种将形状和尺寸两种不同属性变量进行耦合的双超椭圆方程，并利用双超椭圆方程构建了任意曲边截面。针对任意曲边截面的优化，建立了截面自适应优化模型及多截面连续优化算法，该优化方法可自动进行形状优化、尺寸优化和形状等/变尺寸协同优化。对优化方案进行有限元分析显示，采用任意曲边截面优化得出的梁结构，梁横截面具有周向轮廓和厚度均匀过渡等优势，有效地减小了截面应力集中，提高了材料利用率，也为汽车机械零部件轻量化提供有效参考。

关键词：截面优化；双超椭圆方程；任意曲边截面；截面自适应优化模型；优化方案