图（8）所示：

 

图（8）形状优化后最终结构图

五、结构验证与对比分析

经过拓扑优化和形状优化，我们最终得到了较为理想的设计方案，为了验证该优化方案的可靠性，特对此机构进行有限元分析计算，同时对用传统的经验类比方法设计的优化方案进行分析对比。用传统经验类比方法设计的方案如图（9）

 图（9）传统优化设计方案

结合实际受力情况对传统优化设计方案和拓扑优化方案分别做有限元验证分析，应力云图见图（10）

                                    

传统优化设计方案应力云图                        拓扑优化方案应力云图

                   图（10）方案验证应力云图

由以上分析可知，传统优化设计方案最大应力高达726MPa，出现在台肩处，而拓扑优化方案的最大应力虽然达到576MPa，但是位置出现在弧型横梁上，与传统优化设计方案相比，相同位置的最大应力由710MPa减少到216MPa。其对比参数见表（3）：

                    表（3）优化前后结构性能对比

最大应力（MPa）

最大变形（mm）

重量（KG）

减重率（%）

原始结构

327

4.53

21.4

传统优化结构

726

5.49

13.9

35%

拓扑优化结构

230

4.36

13.8

35.5%

　　六、结束语

　　经过上述优化方案的对比，我们可以很清楚的看到，利用传统的优化方式和利用Hyperworks的拓扑和形状优化方式的差别，虽然重量相差不多，分别下降了35%和35.5%，但是在同种工况作用下，传统方式优化的产品结构多处应力超出材质屈服极限，且最大应力达到了726MPa，远远超出了材料的屈服极限，在使用过程中很容易就发生断裂；而采用Hyperworks的拓扑和形状优化方式优化的产品结构最大应力只有230MPa，低于所使用材质的屈服极限410MPa，且同一部位由传统优化结构的710MPa减少到218MPa，同比强度增加了2.65倍，刚度增加了1.27倍，并且优化后的产品结构更适合于铸造工艺。

　　由上述可知，车身后悬置支架的优化设计验证了HyperWorks软件的OptiStruct模块在精密铸造产品的成功应用，说明了此技术在工业制造中具有非常优秀的特点，打破了生产单位不能独立改善产品结构的历史。随着工业产业的发展，OptiStruct的优化概念将会被越来越多的人接受并有效运用，届时它将真正成为产品结构设计工程师的左膀右臂。

   参考文献

1、张国瑞   有限元法  北京   机械工业出版社 1991

2、刘惟信   机械最优化设计（第二版）  北京  清华大学出版社 1994

3、孙靖民 梁迎春 陈时锦   机械结构优化设计  哈尔滨  哈尔滨工业大学出版社 2004

4、于开平 周传月 谭惠丰  HyperMesh从入门到精通  北京  科学出版社  2005