【摘 要】
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汽车轻量化不仅是节能减排的重要手段，也是汽车行业实现绿色制造方向之一。但是，目前汽车轻量化设计的方法主要有赖于工程师的设计经验，缺乏理论支持，具有盲目性。本文结合工程优
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汽车轻量化不仅是节能减排的重要手段，也是汽车行业实现绿色制造方向之一。但是，目前汽车轻量化设计的方法主要有赖于工程师的设计经验，缺乏理论支持，具有盲目性。本文结合工程优化设计案例，对汽车轻量化设计进行了深入研究，优化了汽车设计初期的空间传力路径，建立了汽车背门轻量化设计的数值近似模型，最后基于该模型初步对比了较常用的几个最优化算法优劣，为汽车轻量化设计提供了一套系统的解决方法，具有工程应用价值。 本文来源于某车型的研发，主要研究内容如下: ①基于拓扑优化理论，应用单元密度法，建立了一种基于背门模态优化的最优传力路径的拓扑优化方法，并将该方法成功应用于背门实车产品设计，有效地提高了其一阶弯扭模态性能。 ②本文基于背门模态近似模型和优化算法的结合，提出了一种汽车材料料厚选择的方法。该方法在确保背门的弯曲和扭曲模态达标的前提下，优化后的背门达到了轻量化的目标，并且证明了将数值优化算法与近似模型结合起来研究汽车材料选择和轻量化优化的可行性。 ③汽车轻量化优化过程中必须保证优化过程的高效性，优化结果的可靠性。本文比较了商业软件各优化算法并验证了优化结果的可信度，为后续研究提供了参考。 ④为了满足刚度、强度、疲劳等性能，基于该最优方案做了局部结构优化，然后进行样件制作并通过了路试及用户检验。结果表明，该轻量化优化取得了很好的效果。
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