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车架是汽车的主要承载部件,支撑和连接汽车的各零部件,并承受各种载荷。车架结构作为汽车的重要组成部分,约占整车重量的20%～30%,因此,车架轻量化研究对降低整车质量具有重要的意义。本课题对板壳单元应力与位移计算公式进行了推导,并根据ANSYS后处理中提取的结果数据实现了公式计算,通过运用这些公式建立了离散变量优化设计的数学模型。根据不同的边界条件,选择相应的算法,对车架进行优化设计：(1)以车架纵横梁或零部件厚度尺寸为设计变量,应力强度条件为约束函数,总重量为目标函数,离散变量一维搜索为算法基础,进行应力优化；(2)以车架纵横梁或零部件厚度尺寸为设计变量,变形约束条件为约束函数,总重量为目标函数,离散变量相对差商为算法基础,进行位移优化；(3)以车架纵横梁或零部件厚度尺寸为设计变量,以应力强度条件、变形约束条件为约束函数,总重量为目标函数,运用序列两级算法将一维搜索和相对差商结合起来,进行应力、位移优化。通过运用ANSYS程序语言APDL和图形界面语言UIDL编写相应的程序和菜单,开发出专用的车架轻量化设计系统。有限元分析完成之后,技术人员利用该系统,选择所要优化的部件,并在相应的界面中,输入基本的设计参数,选择符合要求的优化类型,提取所需的数据,然后把整个过程交给计算机来处理,实现了车架的快速优化。