当下，汽车行业面临巨大挑战，各个车企之间的竞争，已经由之前粗暴的增量竞争模式，演变到现在更加残酷的存量竞争模式，这关系到每个车企的生死存亡，也对每个车企提出了更高的要求。一方面，车企需要不断适应市场的需求，加快产品开发的速度；同时，车企还必须提升产品的品质，增强产品竞争力。这也对每个参与其中的汽车工程师提出了更高的要求。
如何对车身、底盘、内外饰等的结构进行快速地优化，提升性能要求的同时，保证结构的轻量化水平，是每个结构优化工程师需要不断努力的目标。
除了日积月累的经验外，合理地应用各种优化方法，可以更加高效、准确地找到优化方向或者结果。下面，给大家介绍几种在汽车结构开发中经常使用的优化方法。
1.拓补优化
拓扑优化用于在给定的设计空间中找到关键的载荷传递路径，常应用在结构设计的前期，能够避免设计的盲目，提高结构设计的效率，达到结构轻量化等工程目的。常用的拓扑优化材料插值模型有：变密度法（SIMP）、均匀化方法（Homogenization Method）、变厚度法等。
拓扑优化的基础是将有限的设计区域离散化，即划分成有限个网格单元，然后采用某种算法来删除一部分单元，从而形成带孔洞的连续体。直观上来看拓扑优化就是在设计区域内寻找产生孔洞的区域，以满足某种设计要求的方法。
变密度法（SIMP，即Solid Isotropic Material with Penalization Model）是常采用的方法，该方法是将网格单元的设计区域内的每个单元的相对单元密度ρ作为设计变量。相对密度ρ在[0, 1] 内变化，当ρ=0时，代表此单元处于无材料填充的状态；当ρ=1 时，代表单元处于材料填充满的状态；而更多情况下的单元相对密度ρ的状态是介于两者之间。为了让材料能够更加显著地表现出有和无这两种状态，将单元刚度和杨氏模量假设成与相对密度ρ成指数关系，设计区域内的单元刚度和杨氏模量将趋向于0或1这两个状态，处于中间状态的单元大幅减少，从而能更加明显地区分出孔洞和有材料填充区域的界限。即设计区域内某单元刚度k和杨氏模量E可由相对密度ρ表示。
k=ρpk0, E=ρpE0, 式中：k0——单元填充满时单元的刚度矩阵；E0——单元充满材料时材料的杨氏模量，即输入的材料杨氏模量；p——惩罚指数，常取值3。这里引入惩罚指数p 的目的就是让单元的相对密度ρ尽量向0和1的两端聚集，从而使设计区域出现明显的有和无两种材料分布的状态。
下面列举两个简单的例子说明拓扑优化在结构开发中的应用：
1）在考虑扭转刚度、弯曲刚度、正碰、侧碰、顶压等工况和各工况的加权系数下，对整车车身进行拓扑优化，优化结果如下图所示，拓扑优化结果的解读可能会有多种方案，工程师根据解读的结果，搭建更详细的模型，进行验证和后续开发。（）
（图源于参考文献）
2）在考虑制造工艺性约束、模态、静态刚度工况下，对某悬置进行多目标拓扑优化，优化结果如下图1所示，工程师根据优化结果，经详细设计后的悬置支架结构几何模型如下图2所示。
（图源于参考文献）
2.形貌优化
（图源于参考文献）
形貌优化云图如下图所示：
（图源于参考文献）
根据实际工艺要求，对形貌优化结果进行解读，得到最终优化结果模型如下图所示：
（图源于参考文献）
3.基于参数化模型的多学科优化
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