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昨天，我们为大家讲述了 车身轻量化的思路及途径之一 轻量化材料的应用 今天，我们就接着昨天的话题继续为大家讲述车身轻量化的思路及途径的第二个重要方法——轻量化结构设计。 除直接运用轻量化材料代替普通钢板外，还需要对车身整体结构进行分析和优化，实现汽车零部件的整体化、集成化和精简化。 轻量化结构设计 随着结构设计软件的发展，一般利用 CAD、CAE 技术进行车身布局设计和车体结构优化，对各构件的形状、配置、板厚进行强度以及刚性的计算和分析，在保证性能的前提下，寻求零部件壁厚减薄、数量精简和结构的整体化、合理化设计。图 6 所示为吉利汽车 FE 车型散热器上横梁总成通过结构优化设计、精简制件，在保证安全的前提下减重2.2 kg。
1. 布局优化 布局优化即考虑实际工况来实现车身整体或局部结构的最佳布局形式，如采用前置前驱布置可减少很多传动系统制件从而达到减重目的，另外，采用承载式车身可以取消车架从而大大减轻车身重量。 2. 尺寸优化 尺寸优化过程中，往往根据质量、强度等优化目标对板厚、梁截面及截面惯性矩等尺寸进行优化，使应力分布均匀化，而且，尺寸优化一般以汽车零部件的形状尺寸为变量，以满足各种工况下的刚度、振动、强度和吸能性等。汽车设计中线性静力学问题和线性振动问题可以使用传统的数值优化算法对轻量化直接进行设计，以线性弹性尺寸优化为基础的设计方法可以对汽车上使用的零部件进行优化并对汽车进行减重。
3. 形状优化 形状优化即通过适当改变制件的外形使结构更加均匀地受力，具体措施是对汽车结构整体或局部进行形状优化，从而使材料能够发挥出更大的潜力。工程师们一般利用有限元法来避免应力高峰，使应力分布尽可能均匀化，具体做法是向承受高负荷的部位储存或增强材料，在承受低负荷的部位减薄或去除材料。
4. 拓扑优化 拓扑优化即对指定设计空间的材料分布进行分析，通过拓扑算法自动得到最优化的动力传递路径以达到尽可能多节省材料的目标。拓扑优化就是寻求材料在空间的最佳分布，被广泛承认是一种最具有应用价值的方法，常用的结构拓扑优化方法有均匀化方法和变密度法。在工程分析过程中，为了更清晰地定义设计空间、目标和约束，如图 7 所示，一般遵循该流程。
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