随着近年来科学技术的飞速发展,汽车产业也得到了有效地带动,在研发、制造及销售等方面都取得了很大的进步,汽车已经成为国民经济中不可或缺的重要组成部分,越来越多的汽车走入寻常百姓的家中,但是随着汽车保有量的增加,与此相关的很多问题也逐渐暴露出来,其中资源和环境已经成为最严重的两大问题,为此,国内外各大汽车厂商都在为降低油耗和减少污染不断努力并且竞争也愈演愈烈。众所周知,减轻车重是降低油耗,减少排放的有效手段,而车身作为汽车上最大的组成部分,其质量占了40%~60%甚至更高,因此对汽车车身进行轻量化设计是十分有必要的,也是解决能源与环境问题的可行之路。随着计算机在工程领域中的普及,CAD、CAE等技术在汽车制造领域中的应用早已非常成熟,计算机仿真分析以及结构优化等技术的优越性也已在生产实践中得到验证。材料科学的发展对汽车产业的影响也相当巨大,各种新材料在汽车中的应用屡见不鲜,高强度钢板、铝合金、镁合金、塑料及其复合材料等新型轻质材料凭借其优越的机械性能不仅满足了汽车的使用要求,而且大大降低了车身的重量,因此其在汽车上的使用量也在逐年上升。本文就是根据这些新材料、新技术的发展及使用情况,运用有限元分析、拓扑优化等方法,研究出一套铝塑一体结构行李箱盖板的开发方法。具体研究内容及成果如下:(1)本文在参考了大量相关文献的基础上,对新型轻质材料的应用情况和结构优化理论做了概括性的介绍并为本课题所设计的新结构选定了合适的材料即6061型铝合金、PC/PBT共聚合金、PA66。(2)对本文所用到有限元分析方法做了比较细致的介绍,并对本课题所用的有限元分析平台HyperWorks做了具体说明。(3)对研究对象即某轿车行李箱盖板进行了有限元建模,并在此过程中结合软件的操作过程对有限元建模的原则、方法、步骤进行了详细的描述。(4)对模态分析理论、静力学刚度特性分析方法做了简单论述,并利用这些理论和方法对已经建立好的有限元模型进行了自由模态分析,和五种工况(锁闩载荷工况、弯曲载荷工况、扭转载荷工况、砰击载荷工况和按压工况)的静力学刚度特性分析,对原结构的基本理学性能有了一个具体的了解,并可以指导下一步新结构的开发和设计。(5)对拓扑优化的理论进行了简单论述,将原结构静力学刚度有限元分析的结果作为拓扑优化的约束条件,以行李箱盖外板作为基结构进行了拓扑优化,设计出了满足原结构静力学刚度特性的铝合金骨架结构。(6)根据使用要求对行李箱盖内板进行了重新设计,并将事先确定好的材料属性本别赋予内外板(内板PA66,外板PC/PBT共聚合金),对结构进行初步装配,以原结构的一阶模态频率为约束对内外板进行尺寸优化,得到最优的板厚尺寸。(7)确定了新结构的各个尺寸参数后,新结构的设计就基本完成,将新的铝塑一体结构行李箱盖板与钢板冲压结构的各项性能进行了对比分析,验证了铝塑一体结构在性能上能够满足使用的要求,而且证明了其在轻量化方面的显著效果。(8)通过整篇文章的研究总结出一套完整且开放的铝塑一体结构行李箱盖板的开发技术路线并对这套技术路线做出了具体的说明,分析了其优缺点,为该技术的下一步发展指出了方向。