微型纯电动车车身与传统汽车车身存在差异,这种差异必然导致车身结构设计开发方法的差别。本文通过学习现代汽车车身结构优化设计的方法及相关软件工具,研究基于性能驱动的车身设计准则及方法流程。针对纯电动汽车车身小型化、轻量化特点,综合运用相关设计优化方法及商业软件工具,形成了基于性能及轻量化驱动的微型纯电动汽车车身设计及开发流程。以一款在研的纯电动汽车的车身结构为开发算例,进行优化设计研究,并取得了比较好的效果。具体研究内容如下:本文在进行车身设计之前确定了该款微型纯电动车身的结构形式及车身轻量化目标,为后文的车身结构优化设计指明方向。以车身结构总体尺寸及A面模型为基础,建立纯电动车车身拓扑空间三维几何模型。运用等效静载荷法求出位移平均碰撞力,将非线性动态工况转化为静态工况。对车身进行考虑多种碰撞工况、顶压、多种刚度工况等的多学科拓扑优化,从而确定了车身主要的载荷传递路径。优化结果显示,在车身前舱、侧围、顶盖、地板等主要区域都形成了比较清晰合理的车身拓扑结构。根据拓扑优化结果并结合实际情况以及经验资料,对模型进行适当修正,建立车身骨架的几何线框模型。根据几何线框模型的几何特征,建立车身梁单元参数模型,并以截面几何尺寸参数为变量进行轻量化设计。根据截面优化结果建立车身详细的有限元模型,通过对模型进行模态、刚度分析和轻量化系数校核,结果显示车身刚度、模态都在合理范围,车身的轻量化系数为4.0低于目标值,满足设计要求。表明了拓扑优化结果合理性以及参数化优化方法可行性。根据铝材可挤压成各种所需截面的型材的特点,介绍基于车身性能驱动的铝型材梁截面优化设计的方法流程。针对优化模型单元数量较多,优化效率较低问题,将非优化区域通过矩阵缩减形成超单元,运用直接矩阵输入法对优化区域进行优化。以前保险杠横梁为例,对其进行施加挤压约束的拓扑优化。结果表明运用超单元后优化效率有很大提高。然后根据优化结果设计的新的保险杆横梁结构,对三种保险杠结构进行摆锤碰撞仿真分析,结果表明新方案的保险杆结构刚度和吸能效果都明显提高。