车身轻量化技术路径发展研究.pdf

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1、车身轻量化技术路径发展研究邱国华汪侃磊杨亭福(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】从车身结构优化、新型轻量化材料及先进制造工艺3个方面介绍了国内外车身轻量化方面的最新技术进展。从整车性能和成本的角度出发对这3条技术路径的相互关系进行了研究。探讨在项目研发的早期借助于多目标拓扑优化方法，结合超强钢、碳纤维复合材料等新材料的应用，进行车身结构优化。研究不同的实施路径对产品开发的适应性。并提出针对不同市场定位的车型实施不同车身轻量化的解决方案。【Abstract】Thetechnicalroadmapoflightweightingforautobodiesi

2、sstudied．Thestate—of—artofauto—bodylightweightingisintroducedfromthreeaspects：structuraloptimization，newlightweightingmaterialsandadvancedmanufacturingprocesses．Thecorrelationsamongthesetechniquesarestudiedfromtheperspectivesofcostsandvehicleproperties．Thelightweightingwayintheearlystageofth

3、evehicledevelopmentthroughMDO，combinedwiththeapplicationofhighstrengthsteels，carbonfiberreinforcedplasticsandothernewlightmaterials，isinvestigated．Theapplicabilityofthesetechniquesandlightweightingsolutionsforvehiclesaimedatdifferentmarketsarestudied．【关键词】轻量化车身拓扑优化超高强钢doi：10．3969／j．issn．1007

4、4554．2015．06．08解决方案。0引言l车身轻量化技术发展的基本路径研究表明，汽车轻量化是降低能耗、减少排放的最有效措施之一。例如汽车重量每减少100kg，从车身结构优化、新材料替代以及应用先进可节省燃油0．3～0．5L／(100km)，可减少CO排制造工艺这3条基本路径来实现车身轻量化，是放8～11g／(100km)。近年来，各种汽车轻量化在行业内得到广泛认可的。这3条基本途径相辅技术得到了广泛研究和应用。作为整车结构中最相成，缺一不可。汽车轻量化技术是轻量化设计、重要的组成部分，车身的轻量化是汽车轻量化最轻量化材料、轻量化制造技术的集成应用。具体主要的手段，本文从车

5、身结构优化、新型轻量化材而言，车身结构优化典型方法有：通过除去零部件料及先进制造工艺应用这3条技术路径介绍国内的冗余部分使零部件薄壁化、中空化；部件光顺简外车身轻量化方面的最新技术进展。从整车性能化、复合化以减少零件数量；优化车身接头和断面及成本等角度出发对这3条技术路径进行探讨，形状使车身材料合理分布等。新型轻量化材料的研究不同的实施路径对产品开发的适应性。并提应用是采用更低密度和更强的材料达到车身轻量出针对不同市场定位车型实施不同车身轻量化的化的目的，这些轻量化材料可以减轻零部件质量。收稿日期：2015—04—09·40·上海汽车2015．06蟹趟它有两大类：一类是低密度的

6、非金属轻质材料，如最轻的断面形状。零件形状优化则注重零件细碳纤维复合材料、1二程塑料和玻纤复合材料等，应节，比如根据仿真分析应力分布和敏感度分析，合用于门槛加强件及高端车型乍身结构等；另一类理开减重孑L和布置加强筋，最终达到减重的目的。是超高强度钢板和铝合金、镁合金等金属材料。钒合金和镁合金目前已经广泛应用于发动机气缸体、转向盘骨架等非结构件，超高强度钢板的应用可以降低传统乍身钢板的厚度，目前以超高强度马氏体钢，双向钢为代表的板材，其抗拉强度已经超过了l000MPa，J泛应与于车身门槛，A柱等区域。先进的车身零件制造lT艺包括激光拼焊板坯料、液压成形或辊压成形]_艺等，先进车身

7、制造_丁艺包括激光焊接、结构胶的使用等。冈l展示了3种技术路径的典型案例，左图通过车身碰撞路径研究优化车身结构，中图则显示了碳纤维复合材料加强件在车身门槛区域的应用，右图为TRB热成形差厚滚压工艺应件】于B柱加强板。在车身轻量化工程中，必须实现车身功能性的最佳组合，在满足车身综合性能和成本平衡的前提下，图2年身结构优化方法通过车身结构优化、轻量化材料和先进制造1二艺通过近几年的同内外技术交流可以了解到，的应用使车身质量达到最小．目前国际上许多整车企业正在寻找高效的车身结构优化手段和思路，图2