基于Optisturct的方程式赛车复合材料承载式车身结构优化设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

近年来，随着汽车工业的迅速发展以及人们对环保和性能的日益重视，轻量化已成为汽车设计领域的重要趋势。

方程式赛车作为汽车工程领域的最高竞技平台，对车辆的性能表现有着极致的追求，而车身作为赛车的核心部件之一，其轻量化设计对于提高赛车速度、操控性和燃油效率至关重要。

本选题旨在研究基于optistruct的方程式赛车复合材料承载式车身结构优化设计方法，通过利用复合材料轻质高强的特点和optistruct软件强大的优化功能，寻求最佳的车身结构设计方案，在满足车身强度和刚度要求的前提下，最大限度地降低车身重量，提升赛车整体性能。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者在方程式赛车复合材料承载式车身结构优化设计方面进行了大量的研究，并取得了一定的成果。

#国内研究现状国内在方程式赛车复合材料车身结构设计方面起步较晚，但近年来发展迅速。

研究主要集中在以下几个方面：1.复合材料应用研究:国内学者对碳纤维、玻璃纤维等复合材料在方程式赛车车身上的应用进行了探索，例如，[参考文献1]对比分析了碳纤维和玻璃纤维复合材料的力学性能，并研究了其在方程式赛车车身设计中的应用。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

#主要内容本研究将针对方程式赛车复合材料承载式车身结构设计问题，开展以下几个方面的研究：1.需求分析与方案设计:首先，根据方程式赛车的设计规则和性能要求，确定车身的设计目标和约束条件。

然后，进行初步的方案设计，确定车身的基本结构形式、材料选型以及制造工艺。

2.有限元模型建立与分析:利用catia或solidworks等三维建模软件建立车身的精细化几何模型，并导入optistruct软件中进行网格划分和材料属性定义。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解方程式赛车车身结构设计、复合材料力学性能、optistruct软件应用以及结构优化设计等方面的研究现状和最新进展，为本研究提供理论基础和技术支持。

2.方案设计阶段：根据方程式赛车的比赛规则和性能指标要求，确定车身的设计目标和约束条件，并进行初步的方案设计，确定车身的基本结构形式、材料选型以及制造工艺。

3.有限元建模与分析阶段：利用catia、solidworks等三维建模软件建立车身的精细化几何模型，并导入optistruct软件中。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.基于optistruct软件，将尺寸优化、形状优化和拓扑优化等多种优化方法应用于方程式赛车复合材料承载式车身结构设计中，并探索不同优化方法的组合应用，以实现车身结构性能的综合提升。

2.针对方程式赛车特殊的载荷工况和性能需求，建立更加精细化的有限元模型，并考虑复合材料的各向异性、非线性等特性，以提高仿真分析的精度和可靠性。

3.将轻量化设计理念贯穿于方程式赛车车身结构设计的全过程，从材料选型、结构设计到制造工艺等方面进行综合考虑，以实现车身重量的最小化。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 刘少锋, 谢建, 邓兆祥, 等. 基于optistruct的复合材料机翼结构优化设计[j]. 机械设计与制造工程, 2022, 51(12): 136-142.

2. 张晓光, 王海军, 孙振亚. 基于optistruct的变截面复合材料悬臂梁拓扑优化[j]. 玻璃钢/复合材料, 2021(1): 35-41.

3. 冯金辉, 孙振亚, 王海军. 基于optistruct的复合材料铺层角度及厚度优化[j]. 工程力学应用, 2020, 37(5): 113-118.