结构优化技术已经逐渐发展成熟并应用于产品设计,它正以其独特的优势改变传统的产品设计流程。结构优化设计分为结构的尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化。在概念设计这个决定80%最终产品成本的关键阶段,结构拓扑优化能考虑产品所需的性能,得到材料布局最佳的结构方案,从而大大节省时间和费用,提高产品性能,加快投放市场的速度,增强企业的竞争力。本文以某品牌10m~3搅拌车为研究对象,对其主副车架的结构优化设计进行了探讨和研究,主要工作有:1.消化吸收有限元分析理论,采用Ansys中结构静态分析、模态分析和拓扑优化等工具进行结构优化。2.根据原搅拌车主副车架的实际尺寸建立了结构拓扑优化初始模型,确定了搅拌车的主要工况、各工况下的载荷情况和位移约束,以多工况变形能为目标函数,体积比为约束函数,通过变密度法进行了结构拓扑优化设计,并结合工艺性和经济性要求,根据拓扑优化结果提取出新的主副车架结构。3.对拓扑优化后的结构进行静态特性分析,得出该结构在各种工况下的静态应力分布和变形情况,并以此为依据对有关结构进行局部改进,得出满足静态特性的新模型。4.用分块兰索斯法对改进后的搅拌车主副车架结构进行动态特性分析,得出该结构在各种工况下的固有频率和振型,结合车架动态特性指标对改进后的结构进行了评价。通过本文的研究,得到有关拓扑优化设计和车架结构材料布局的主要结论为:1.以多工况最大变形能为目标函数,体积比为约束函数,对搅拌车主副车架进行结构拓扑优化设计,能得到动静态特性较好的全新材料布局方案,起到一定轻量化效果。2.在副车架的设计空间内,靠近上表面的材料被大面积保留下来,后台前端出现明显的斜拉梁结构,尾部出现圆弧形结构,缩短了底盘的总长度;前后台横向和纵向出现空心结构,起到轻量化作用。3.在车架的设计空间内,中间段底部出现明显的X型材料布局,扭转工况下的静态应力分布显示,X型的材料布局在该工况下能发挥较好的轻量化作用。