车身轻量化技术策略的研究和应用.pdf

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1、车身轻量化技术策略的研究和应用沈建东王镝(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)【摘要】概述了车身设计的基本性能要求及如何在满足性能前提下进行车身轻量化的做法。分别从结构拓扑优化、新材料和新工艺3方面阐述相关技术、方法和应用情况，最后结合当前开发技术状态和成本对轻量化技术应用的优先顺序作了概括。【Abstract】Theprimaryperformanceofcarbodyandthewayshowtoreducethemasswithoutcompromisingthestructuralperformanceisintroduced．Therelatedtechnology，meth

2、odsandtheirap—plicationsarediscussedrespectivelyfromthestandpointsofthestructuraltopologyoptimization，newmaterialandnewprocess．Finally，thepriorityoflightweightstrategyisconcludedaccordingtothema—turityofthecurrenttechnologyanditscost．【关键词】轻量化车身结构设计doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．06．10对节能减排压力和客户法规有

3、关安全和舒适越来1现状和挑战越高要求的双重挑战，车身设计的轻量化技术已成为汽车技术发展的一大主流。自20世纪90年代以来美国开展的PNGV，ULSAB，ULSAB．AVC，汽车工业是我国近年来发展最为迅速的产业FSV以及欧洲的SLC(SuperLightCar)等项目研究之一，尤其是乘用车产业，以平均25％的增长速度迅猛发展。2011年中国的汽车产量为1850．51采用高性能与高标准材料，配以先进的设计和生产技术，来推进车辆轻量化的进程。万辆，其中乘用车为1447．24万辆，约占汽车产量的78．2％。汽车产量和保有量的不断攀升，对推动国民经济发展起到了积极的推动作用，同时也2车身性能要求和车身

4、轻量化技术对13益短缺的能源状况和13益恶化的环境状况产策略生巨大的影响和压力。为保持汽车产业可持续发展，节能减排对于2．1车身性能要求汽车未来发展和产业政策导向显得尤为重要。燃车身是汽车实现各种性能要求的基础和载油消耗的50％是由于汽车的质量引起，当整车质体。一般来说，对车身性能指标的要求包括被动量减轻10％，汽车燃油消耗可降低6％～8％，排安全性(吸能效率)、车身刚度、密封性能和耐久性放量减少5％一6％，因此减少汽车自重无论对传能。统内燃机还是新能源汽车都是有效的节能减排措2．1．1被动安全性施。车身质量一般占整车质量的22％～25％，面图1表达了当前汽车在主要国家应满足的安收稿日期：20

5、12～04—12·42·上海汽车2012．06全法规。为了最大限度地保护乘员并满足法规要求，车身一般设计为碰撞吸能区、能量传递区和乘员保护区。当碰撞发生时，前两区应尽可能多地吸收能量，并传递能量以减少对乘员区的损害，而乘员保护区一般设计的比较刚硬，以减少变形和压缩。图2车身轻量化技术策略与整车性能图1汽车全球被动安全要求2．1．2车身的刚度和耐久性不具有挑战非常具有挑战车身刚度对整车的噪声、操稳、耐久性和安全图3车身主要技术与挑战难度性等都有至关重要的影响。车身刚度偏低将使整车的承载能力降低，造成车身在使用过程中变形具备的主要性能指标，因此合理设定性能参数和过大，甚至发生结构破坏，同时车身受到

6、振动激励布置尺寸是轻量化设计的基础。性能参数包括发后会产生振动和噪声。随着技术的发展，国外汽动机的配置范围、安全级别、操控性能和噪声控制车厂商都不断地提高车身的动、静态刚度。及耐久可靠性等。在此基础上充分应用拓朴结构2．1．3车身的密封性能和多目标(MDO)优化的设计手段(如优化载荷路车身密封是指通过在车身零件搭接处涂抹密径、断面尺寸、接头结构、板厚和材料等)，同时考封胶、膨胀胶等粘接剂，起到阻止外界的水、气等虑到现实的生产条件，开发可用于制造的轻量化异物进入乘员区的性能。通过车身密封可以为乘车身结构，目前该技术还有待完善和深入应用。员提供舒适的驾乘环境，有效防止车外噪声传人2．2．2车身轻量

7、化材料选用室内。在构成汽车产品的各类零件中，钢铁材料占2．2车身轻量化技术策略有的比例最高，一般为50％～60％。采用高强度当今车身的轻量化技术策略可归结为通过轻钢板以减少材料厚度，从而达到降低重量的目的。量化的结构设计、轻量化材料选用和轻量化的制近些年来，铝镁材料、高强度复合材料的应用也是造工艺这3方面策略来实现，而这三者又互相联汽车车身减重的发展方向。系、互相制约，如图2所示。2．2．3车身轻