结构拓扑优化设计方法是近几年发展起来的新方法,并取得了瞩目的进展。本文针对汽车典型结构的优化设计问题,首先,研究和分析了国内外在结构渐进优化法方面的发展状况。 其次,为了解决在删除无效材料时可能导致的应力集中问题,基于围绕结构边界和孔洞周围附加人工材料单元的思路,提出了一种新的基于应力及其灵敏度的优化准则。并通过对应力灵敏度数的修改,避免了优化过程中棋盘格模式的产生。然后,结合基于人工材料的结构渐进优化(ESO)方法,构建了基于应变能的双方向结构渐进优化(BESO)方法的优化准则及算法。研究了考虑多约束的BESO方法。最后,导出了弯曲板结构的应力灵敏度数的计算公式,建立了双层单元的结构优化模型,开展了加筋结构的优化设计工作。 本文对上述方法进行了编程及大量汽车构件的仿真计算。结果表明了本文研究的方法是正确和有效的,可为汽车结构及零部件轻量化设计提供重要的设计方法和手段,具有较好的工程应用价值。