汽车车身结构拓扑优化与疲劳寿命分析

梁 虎 （ 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 ）

https://doi.org/10.37155/2717-5197-0815-8

Abstract

本文旨在系统性地探讨将拓扑优化与疲劳寿命分析两大关键技术深度融合于车身结构设计中的理论框架 与方法体系。首先，文章深入阐述了以SIMP（固体各向同性材料惩罚）法为代表的连续体拓扑优化基本原理，论述 了其在给定设计空间内实现材料最优分布以最大化结构刚度或满足多工况性能目标的核心机制，并分析了制造约束引 入对工程可行性的保障作用。其次，文章详细梳理了基于名义应力法的汽车车身疲劳寿命分析全流程，从道路载荷谱 的采集与处理，到多体动力学仿真提取关键连接点载荷，再到有限元应力分析及Miner线性累积损伤理论的应用，构 建了一套完整的虚拟验证体系。最后，本文着重论证了拓扑优化与疲劳分析协同工作的必要性与实施路径，指出应在 优化迭代过程中嵌入疲劳寿命约束，以避免产生虽刚度优异但耐久性不足的“脆弱”结构，从而确保最终设计方案在 轻量化、刚度与疲劳寿命等多重目标上达成全局最优平衡，为现代汽车车身的正向开发提供坚实的理论支撑。

Keywords

车身结构；拓扑优化；SIMP方法；疲劳寿命；载荷谱；Miner理论

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Copyright © 2026 梁 虎 Publishing time:2026-08-01
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