4.3基本结构

   　 所谓基本结构就是优化前的初始结构。基本结构应该即符合受力、支撑等特点，又便于优化计算。由于ANSYS程序的缺省规定，只有将单元号指定为1的单元才能做拓扑优化，可以运用此规则来控制模型中的优化与不优化部分。［8］例如车顶纵梁扇形管的布置位置是固定不能改变的；还有一些横梁是其主要承载截面焊接成一体的，因此也不能改变；此外，还有两根纵梁是顶棚的主要承载部件，不能参与优化。这些梁可以将其单元号指定为2或更大单元号，而需要通过拓扑优化计算来确定布置形式的区域就可以通过将其单元号指定为1来实现。为忠实于实际结构和功能，还应把一些实常数赋给单元，车身骨架所使用的材料均为各向同性材料16Mn，材料尺寸采用毫米，其它均采用Kg－mm－s单位制，见表2。建立的拓扑优化模型如图3所示，其中灰色为优化区域，黑色为不优化区域。

表1 材料及其特性参数

    4.4定义和控制载荷工况

  　  由于拓扑优化没有考虑到蒙皮，为此需要将蒙皮转化为面载荷加在所有面上，此外车顶空调载荷处理成集中力施加在响应部位。顶棚作为全承载车身的一部分，其受力情况受车身结构工况影响很大，为此考虑五个载荷工况的情况，将车身静态分析各工况下的顶棚与侧围焊接点的位移作为初始约束加载各焊接点，进行拓扑优化求解，最终得到的载荷分布如图4所示。

图3 车顶拓扑优化模型

图4 车顶载荷与边界条件处理