基于全生命周期评价的车身选材研究.pdf

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1、工艺材料基于全生命周期评价的车身选材研究石俊锋符钢战施欢(同济大学汽车学院，上海200092)【摘要】文章选取车身框架作为评价对象，对4种车身材料(普通低碳钢、高强度钢、铝合金和镁合金)的生命周期各主要阶段进行了清单分析，计算得出了各车身材料全生命周期的能耗与CO2排放结果。结果显示，采用轻质材料能够在全生命周期过程中有效降低能耗与CO2排放。并运用敏感性分析，分别探讨了汽车使用寿命内的总行驶里程和替代普通低碳钢的轻质材料质量大小对车身材料全生命周期能耗与CO2排放的影响规律。【Abstract】Bodyframeisselectedassubjecttoassessment．The

2、lifecycleinventorydataofthevariousmajorphasesoffourautobodymaterials(low－carbonsteel，high－strengthsteel，aluminumandmagnesiumalloys)areanalyzed，andthelifecycleenergyconsumptionandCO2emissionsofvari-ousautobodymaterialsarecalculated．Theresultsshowthatusinglightweightmaterialscaneffectivelyreducel

3、ifecycleenergyconsumptionandCO2emissions．Sensitivityanalysisisusedtodiscussrespec-tivelyhowthechangeoftotalmileageinvehicle＇sservicelifeandlightweightmaterialmassreplacinglow－carbonsteelwouldaffectthelifecycleenergyconsumptionandCO2emissionsofautobodymate-rials【关键词】全生命周期评价汽车轻量化车身doi:10.3969/j.i

4、ssn．1007-4554．2017．01．12车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的［3］0引言作用。虽然轻质材料在汽车使用过程中可以大大降低能耗与CO2排放，但轻质材料在全生命周汽车轻量化是指不提高汽车造价的前提下，期的其它阶段相对于普通钢质材料对能源的消耗保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适以及CO2排放还需要论证。为了更全面、科学地性等性能;有目标地减轻汽车自身的重量，降低汽评价轻质车身材料对能耗和CO2排放影响，需要车的整备质量，提高汽车的动力性，减少燃料消从汽车的整个全生命周期过程来进行分析，即材耗，降低排气污染。料从原材料、生产制造、组装到使用及报废回收的普

5、通的汽车由2万多个零件构成，其中86%整个过程。同时，为企业在研发、制造汽车时选择［1］是金属材料，且钢铁占了80%，车身质量占整车合适的车身材料提供一定的参考。［2］质量的25%～30%，是质量比例最大的部件。美国能源部Argonne国家实验室从1995年开行驶过程中有70%的燃油消耗是用在车身上面，始开发Greet模型，该模型以Excel为基础，主要作收稿日期:2016－10－17·56·上海汽车2017.01工艺材料用是分析从油井到车轮整个过程中的生命周期，1．4车身材料全生命周期各阶段清单分析评估代用燃料和先进车辆技术的整个燃料循环的1．4．1原材料阶段［4］能源效率和排放影

6、响，目前已经更新到原材料的获取包括提取、加工、精炼、锻造和Greet2014版本，本文中的诸多数据参考Greet中轧制等过程。4种材料的原材料阶段，获取1kg［5］的模型。材料需要消耗的能源和排放的CO2见表2。表2获取单位质量材料的能耗与CO2排放1车身材料全生命周期评价模型构材料能耗/(MJ/kg)CO2排放/(g/kg)建与计算普通低碳钢322，485高强度钢322，4851．1车身材料全生命周期评价的目标铝合金207．512，000通过对使用不同材料的汽车车身进行全生命镁合金350．522，100周期评价，建立评价模型，对能耗与CO2排放进行对比，对各材料节能减排效果进行排序

7、，为汽车轻结合表1中车身框架质量，可以计算得到原量化设计提供参考;同时，比较同一材料在汽车车材料阶段的总能耗与CO2排放，计算结果见表3。身不同阶段的能耗与CO2排放，找出对能耗与CO2排放贡献最大的阶段或因素。表3原材料阶段的能耗与CO2排放1．2产品系统材料能耗/MJCO2排放/g汽车车身主要包括车身框架和覆盖件，本文普通低碳钢8，640670，950将车身框架作为研究对象，选取4种车身材料，分高强度钢7，680596，400别为普通低碳钢、高强度钢、