基于拓扑优化的高强镁合金商用车车轮轻量化设计方法研究

文玉芳，王丽妲，史楠，哈菲（西安汽车职业大学）

摘要：针对高强镁合金商用车车轮建立了一种基于拓扑优化的轻量化设计方法。该方法结合参数化建模与拓扑优化技术，以结构重量最小化为目标，在满足弯曲疲劳强度、径向疲劳强度及冲击性能约束的前提下，进行迭代优化设计。同时，借助有限元软件构建疲劳-冲击多物理场耦合模型，用以模拟分析高强镁合金车轮在复杂载荷下的应力应变响应与失效机理，高强镁合金因具有低密度和高比强度的特性，被认为是实现商用车轻量化、提升燃油经济性与载重效率的理想车轮材料。研究结果表明，该设计方法可使车轮减重15%~20%，并能同时保证其疲劳寿命与抗冲击性能满足使用要求，为高强镁合金车轮的工程应用提供了有效的设计思路与性能评估依据。

关键词：拓扑优化；高强镁合金；商用车车轮；轻量化设计；疲劳-冲击性能