專題

白車身輕量化解決方案

汽車質(zhì)量每減輕10%，燃油經(jīng)濟(jì)性可改善6%～8%，而污染物排放將減少5%～6%。對于任何汽車，白車身都是主要的結(jié)構(gòu)部件，其主要用來支撐汽車動力裝置和各種輔助部件，并保證汽車的被動安全性能。實(shí)現(xiàn)汽車輕量化必然涉及到白車身輕量化，如何在滿足被動安全法規(guī)的前提下實(shí)現(xiàn)白車身的輕量化成為了汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)。概述了白車身輕量化的解決方案。

實(shí)現(xiàn)汽車白車身輕量化不僅要考慮白車身質(zhì)量的減輕，而且需要保證輕量化后白車身的強(qiáng)度和剛度等性能。實(shí)現(xiàn)白車身輕量化的主要解決方案包括整體優(yōu)化設(shè)計(jì)、零件局部優(yōu)化、零部件厚度優(yōu)化和新型連接工藝4種。整體優(yōu)化設(shè)計(jì)通過對車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化，在保證車身強(qiáng)度和剛度的同時(shí)減輕多余質(zhì)量。進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)的設(shè)計(jì)變量包括覆蓋件形狀和材料強(qiáng)度。零件局部優(yōu)化通過使用減重孔來減輕零件質(zhì)量。確定減重孔時(shí)，對零件強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析，依據(jù)分析結(jié)果消除零件負(fù)荷效率較低的部分。零部件厚度優(yōu)化通過利用薄板代替原本的厚板實(shí)現(xiàn)質(zhì)量減輕。在薄板代替過程中，為減少輕量化的盲目性，借助有限元分析方法確定各覆蓋件厚度，并在白車身整體強(qiáng)度和剛度之間進(jìn)行權(quán)重，針對確定的權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)白車身質(zhì)量的減輕。新型連接工藝通過使用激光焊接或膠接，消除傳統(tǒng)熔焊連接面和焊點(diǎn)處多余的材料，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量減輕。

除上述4種輕量化解決方案外，使用超高強(qiáng)度合金鋼和密度較低的金屬材料，以及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等也可以實(shí)現(xiàn)白車身輕量化。但需要注意的是，使用新材料將會導(dǎo)致汽車生產(chǎn)成本的增加，且需要對原有的生產(chǎn)線進(jìn)行改造。

Pranav Shinde et al.SAE 2016-01-8138.

編譯：陳丁躍