本例采用Hyperworks OptiStruct对汽车控制臂进行轻量化优化设计，尽可能减小汽车控制臂所使用的材料。所采用的模型为Hyperworks OptiStruct的帮助文件模型carm.hm。优化问题描述如下：

（1）目标：体积最小；

（2）约束：工况1——载荷作用点的合成位移上限为0.05mm；工况2——载荷作用点的合成位移上限为0.02mm；工况3——载荷作用点的合成位移上限为0.04mm；

（3）变量：设计空间中每个单元的密度（和相应的单元刚度）。

1、有限元前处理

模型如上图所示，绿色区域为设计区域，黄色区域为非设计区域。材料的弹性模量为2.0E5，泊松比为0.3.设计区域和非设计区域的单元属性均为PSOLID，分别给设计区域和非设计区域创建不同的属性标签design_prop和nondesign_prop.创建4个载荷集：SPC、Brake、Corner、Pothole，在SPC中约束左侧两个加载点的自由度，上方为dofs2、3，下方为dofs1、2、3，在中部节点3239上约束其沿Z方向的自由度dofs3.在右侧加载点上加载三个力：

（1）位于Brake载荷集，大小1000，x方向；

（2）位于Corner载荷集，大小1000，y向；

（3）位于Pothole载荷集，大小1000，z向。

创建3个linear static工况Brake、Corner、Pothole，约束为SPC，载荷分别为Brake、Corner、Pothole。

2、定义拓扑优化设计变量

在topology面板中创建设计变量gn_prop，在props中选择设计区域单元属性design_prop，将type设置为PSOLID。

3、创建体积和位移响应

在responses面板中创建体积响应vol，response type设置为volume（total）。

创建位移响应disp1，response type设置为static displacement，在nodes中选择力的加载点节点，方向选择total disp，它是x、y、z方向的位移合成。

4、定义目标

在objective面板中将目标设置为min，response选择vol。

5、创建位移响应约束

进入dconstraints面板，创建三个位移响应约束：constr1、constr2、constr3，response选择disp1，选中并设置upper bound分别为0.05、0.02、0.04，loadsteps分别设置为Brake、Corner、Pothole。

6、提交计算并查看计算结果

在Analysis中进入OptiStruct面板提交计算。计算完成后进入HyperView查看单元密度计算结果。下图所示为使用Iso Value命令查看的最后一个迭代步，密度阀值在0.15以上的单元的优化结果。