表2 设计变量优化结果
胡朝辉、成艾国等人在拼焊板车门轻量化设计中应用多学科优化设计。通过建立拼焊板内板门系统的刚度、强度、侧碰安全性多学科系统的近似模型，将拼焊板内板焊缝线位置及各板件的厚度作为设计变量进行优化,在车门系统的下垂刚度、强度及侧碰性能得到提高的同时,车门系统质量也得到较大程度的减小[4]。
图3 车门系统有限元模型 表3 设计变量初始值、取值范围和优化值（mm）
2、结构优化
王振，成艾国等人针对转向系统利用HyperStudy 优化软件，采用均匀拉丁方实验设计方法进行样本数据设计，利用最小二乘法构建了汽车转向系统的刚度、强度、NVH 多学科系统的近似响应面优化模型，从而对转向系统结构进行了多学科优化。优化结果表明转向系统在刚度、强度及NVH 性能有所提高的同时，重量得到较大程度的减轻[5]。
图4 转向系统有限元模型 表4 设计变量初始值、取值范围和优化值
高大威，邓有志等人将采用超高强度钢22MnB5材料的车门防撞杆的截面尺寸作为设计变量，防撞杆的质量最小作为优化目标，以车门下沉工况的最大变形和残余变形、侧碰代替工
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况中不同位移下的耐撞力作为约束。采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计，使用逐步回归多项式响应面方法构建车门系统下沉刚度以及侧碰安全性多学科系统的近似模型。利用可行方向法对近似模型进行优化，在车门系统的下沉刚度及侧碰性能得到一定提高的同时，得到防撞杆减重34.7%的效果，并且与原有模型进行分析比较，各项评价指标均有提高[6]
。
苏瑞意，桂良进等人对某全承载大客车车身骨架结构进行包括轻量化、刚度、强度、振动模态和翻滚的多学科设计优化，以提高客车的综合性能。首先建立大客车车身结构有限元模型，其中刚度、强度以及振动模态分析由Msc.Nastran 完成，翻滚分析由显式动力学软件Ls-dyna 完成。其次结合工艺要求和灵敏度分析结果，选择出各学科的设计变量，用优化的拉丁方方法完成试验设计。在此基础上，采用响应面方法建立各学科结构响应的近似模型。建立客车车身骨架结构的多学科优化模型，并用协同优化方法求解。结果显示，优化后的设计方案在轻量化、刚度、强度、模态振动和翻滚安全性方面均优于原设计方案[7]。
图5 刚度、强度和振动模态分析有限元模型 图6 翻滚分析有限元模型
图7 大客车协同优化设计示图
表5 优化结果
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3、性能优化
胡文婕和陈亮针对汽车盘式制动器运用iSIGHT进行多学科设计优化。综合考虑汽车盘式制动器的结构、运动学、热力学等问题,基于iSIGHT集成Matlab和ANSYS, 构建制动器多学科设计优化仿真流程及平台,在Matlab中建立制动器时间模型, 在ANSYS中建立制动器结构模型和温度场模型。通过二次开发实现参数的提取、输出、更新以及各软件间的数据交换，运用数值分析计算进行多学科优化分析和设计。优化后改善了制动器制动效果, 缩短了制动时间并减小了制动器质量[8]。
图8 盘式制动器MDO集成框架 图9 盘式制动器MDO实施模型
图10??动器多学科设计优化集成平台 表6 运行结果
李铁柱，李光耀等人运用多学科设计优化对汽车乘员舱安全性与舒适性进行了优化设计。针对某款车的乘员舱布置，在该车100%正面碰撞试验基础上，通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性；同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。为提高计算效率，通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。优化后在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性，在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性[9]。
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图11 完整的驾驶员侧约束系统模型 图12 协同优化方法的基本框架
表7 优化计算结果
4、汽车设计中的多学科设计优化新方法
赵迁，陈潇凯，林逸为了更好地处理经常遇到的准可分MDO问题，提出了一种新的多学科设计优化方法，即基于罚函数的两级交替优化方法（Two-level alternating optimization method based on penalty function, PAO）。PAO基于分解协调策略，首先将准可分MDO问题分解为一个系统级问题和多个子系统级问题，然后通过交替求解达到子系统间的一致性。运用PAO方法对整车碰撞性能的优化设计[10]。
图13 PAO方法计算过程 图14 整车模型设计变量
二、国外研究现状
Fabian Duddeck针对车身进行多学科优化设计。建立整车模型后，基于以下四个基准进
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