汽車車身 耐撞性 輕量化
關注創建者：wkd1106 創建時間：2019-08-29
汽車車身 耐撞性 輕量化的實例教程
摘要：為提高汽車碰撞后側面的安全性，對汽車B柱進行耐撞性能優化及輕量化設計。利用Hypermesh軟件劃分車輛網格，建立汽車有限元模型。采用LS-DYNA軟件分析優化結果，通過B柱加強版進行總成集合化處理，從而實現B柱加強板總成屬性轉移。采用CAE軟件進行仿真實驗，確定2k因子對性能造成影響的關鍵與非關鍵因素,通過B柱熱成型優化設計提高車輛輕量化效果。實驗結果表明：應用該方法優化后，車輛B柱輕量化比基礎模型升高了15.4%，車輛整體質量減輕了19%以上。通過對汽車側面碰撞試驗B柱進行耐撞性能實驗，可知汽車B柱幾乎沒有發生變形，車廂內假人胸腔未出現損傷。
關鍵詞：側面碰撞；B柱；耐撞性；輕量化；優化；CAE分析
隨著經濟快速發展，汽車已經成為人們日常生活的主要交通工具[1-2]。伴隨著市場需求與相關法規對汽車碰撞安全性能要求逐年提升，車身質量隨之增加。
汽車的側面位置是整車中最薄弱的部分，其可以分散沖擊力的部件極少，一旦發生碰撞，將給乘坐人員生命安全造成極大的威脅。門檻梁總成與A柱、B柱、C柱、前門及后門是轎車側圍的主要部件，其中B柱作為車身側面主要承力部件，在汽車發生側面碰撞時，不但要承受巨大的沖擊力還需要給車門與車欄等部件提供支撐[3-4]。同時，影響乘坐人員安全性的關鍵指標是B柱的入侵速度與入侵量[5-6]。由此可知，提高側面碰撞時汽車的安全性，首先要增強B柱的耐撞性。
我國自20世紀80年代開始對汽車側面碰撞進行研究，研究方向為改進門欄梁厚度、多角度改進B柱的受力結構。本文從提高汽車B柱耐撞性、汽車輕量化設計兩個方面對汽車車體進行優化設計，從而提高汽車安全性。
展開 圖1
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白車身輕量化指數
Li=(L2-L1)/L1
式中，
Li為白車身輕量指數，無量綱；
L1為輕量化設計前的車身輕量化系數，單位Kg/[N·m/(°) ·m2]；
L2為輕量化設計后的車身輕量化系數，單位Kg/[N·m/(°) ·m2]；
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汽車輕量化
在保證汽車安全、剛度、NVH等性能提升或者不降低的前提下，通過結構設計和優化、合適的材料選用、合理的制造工藝等手段來達到整車重量降低，從而來達到節油和減排的工程過程，稱之為汽車輕量化。
行業水平
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ECB會議
EuroCarBody（簡稱ECB）歐洲汽車車身會議，每年10月份在德國舉行。ECB代表著全球汽車車身發展趨勢，近年來一直被譽為車身界的頂級峰會。我們可以從ECB大會的車型輕量化系數，側面看出車身發展的最新水平。
圖2
由于各年度參展車型的品牌與產品定位存在差異，所以車身輕量化系數變化趨勢并非逐年遞減，但總體的趨勢是下降的。
展開 來源 | 森蔚汽車
近年來，在我國汽車市場逐漸實現高速發展后，人們對汽車的要求已不再僅限于功能之上，對汽車的整體車身也有著較高的要求。以客戶群當前的需求來看，汽車車身輕量化是目前廣大客戶群所追求的，車身輕量化不僅能夠有效減輕車身的自重，還能實現節能減排，使汽車保持輕量化的同時達到環保的目的。
這也要求著當前汽車市場需改變發展戰略，改變市場方向，并利用工藝制造技術及輕量化材料來打造符合客戶群需求的汽車市場，以此提高汽車市場的整體發展速度。
汽車車身輕量化的關鍵工藝制造技術控制及研究
輕量化關鍵工藝制造技術
輕量化工藝制造技術主要分為熱成形技術與激光拼焊技術。
首先，熱成形技術是利用熱沖壓高強鋼板材加熱于奧氏體在接近溫度上，然后進行一段時間的保溫工作，使其均勻奧氏體化，再將其快速轉移至具備冷卻系統的模具當中進行沖壓，再對其開展保壓與冷卻工作，使該奧氏體能夠轉化為板條狀馬氏體，提高該材料的整體強熱成形的主要工藝技術如下圖所示。
熱成形技術原理
按照原理來說，高強度鋼在常溫環境下其形狀塑造范圍十分狹窄，并且成形較差，容易使材質出現開裂現象，材質回彈機率大，無法應對當前汽車碰撞所需的安全系數。
而熱成形工藝制造技術則是根據鋼強度鋼制造技術所具備的種種缺陷而發展起來的更完善的一項新型制造技術，該技術能夠使高強度鋼經過產熱沖壓后，將其材質的抗拉強度提升至1700MPa以上，使汽車車身整體重量得到減輕的同時，提高了車身的強度與鋼度，使車身整體更耐撞擊，也具備更高的安全性。
展開 在基于仿真驅動的汽車研發技術2.0下，主機廠整車開發普遍深陷的技術困境是“低成本、短周期、高性能、輕量化”四個項目終極目標兩兩之間的相互牽制和相互沖突，其中，主要矛盾是不斷嚴苛的汽車排放法規及不斷增加的電動化續航里程所產生的輕量化技術需求，與不斷提升的產品競爭力需求所產生的汽車研發制造低成本要求之間的矛盾。
在汽車研發技術2.0的技術困境中，技術問題只是一個次要方面，核心問題在于跨專業的技術溝通與協調。每一個技術決策需要同時滿足所有技術部門的專業技術要求，即每個部門對技術方案擁有“一票否決”權，特別是設計邊界高度復雜的車身工程開發。
為什么說在技術2.0下玩不轉車身輕量化？假設每個專業部門都絞盡腦汁的投入車身輕量化設計，并且每個部門拿出十個在本專業內效果非常理想的改進方案，提供給項目組討論和決策，一般結果是：本部門花了九牛二虎之力制定的絕大部分方案將直接陣亡，自信心受到巨大打擊。以下通過換位思考，分析技術方案被否定的四種情況。
第一，沒有考慮到某個技術專業常識性判斷，結果是一旦被指出技術方案的專業性問題，方案提出部門的技術判斷能力會立馬減分。
第二，考慮到了其它專業的實施條件，但需要某個技術專業的配合，意味著相關部門的技術工作量增加、難度增加、風險增加，配合與不配合對自身部門一個樣，結果是直接夸大本專業的技術實施難度。
第三，考慮到了需要其它技術部門配合的技術實施難度是可以克服的，結果是相關部門本著“多一事不如少一事”的想法，直接說非常樂意配合，但是人手不夠、資源不足，需要項目組協調。
第四，不需要其它部門配合，本部門直接可以搞定，那就不需要拿出來討論了，拿出來的目的是浪費其它部門的時間。
展開 圖11 輕量化后1 階扭轉模態
Fig.11 Lightweight first-order torsional mode
圖12 輕量化后1 階彎曲模態
Fig.12 Lightweight first-order bending mode
根據企業要求，輕量化前后一階扭轉模態和一階彎曲模態的變化率不能超過3%。輕量化前后模態變化率對比如表6 所示。
表6 輕量化前后模態變化率對比
Tab.6 Comparison of modal deformation rates before and after lightweighting
通過表6 對比發現，一階扭轉模態頻率略微提升，一階彎曲模態頻率略微下降，輕量化后的模態變化率控制在3%以內，輕量化后車身模態狀況良好。
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結語
根據企業提供的汽車數據，首先建立了車身有限元模型，并對車身進行靜態剛度和模態仿真；根據有限元分析結果，通過靈敏度分析確定輕量化的鈑金件，在保證各項性能變化率較小的前提下進行輕量化，得到了性能良好的輕量化車身；對比輕量化前后的車身強度、剛度和模態性能均達到企業標準。
本文通過有限元仿真對車身進行輕量化，得到了性能良好的輕量化車身，為企業形成了一套完整的車身輕量化理念和方法，對企業的汽車研發流程具有重要參考價值。
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來源 | 森蔚汽車
近年來，在我國汽車市場逐漸實現高速發展后，人們對汽車的要求已不再僅限于功能之上，對汽車的整體車身也有著較高的要求。以客戶群當前的需求來看，汽車車身輕量化是目前廣大客戶群所追求的，車身輕量化不僅能夠有效減輕車身的自重，還能實現節能減排，使汽車保持輕量化的同時達到環保的目的。
這也要求著當前汽車市場需改變發展戰略，改變市場方向，并利用工藝制造技術及輕量化材料來打造符合客戶群需求的汽車市場
摘 要：汽車結構與動力電池的碰撞安全性是開發輕量化、電動化汽車的強制性要求和關鍵的基礎性支撐技術。面向汽車輕量化、電動化和智能化的研發需求，本文通過若干典型課題，介紹并論述汽車碰撞安全性研發的技術挑戰。主要內容包括：采用夾層式汽車前艙罩蓋技術滿足汽車吸能位移限定下的行人頭部碰撞響應控制；面向復雜道路交通事故工況和多樣化人體特征
在基于仿真驅動的汽車研發技術2.0下，主機廠整車開發普遍深陷的技術困境是“低成本、短周期、高性能、輕量化”四個項目終極目標兩兩之間的相互牽制和相互沖突，其中，主要矛盾是不斷嚴苛的汽車排放法規及不斷增加的電動化續航里程所產生的輕量化技術需求，與不斷提升的產品競爭力需求所產生的汽車研發制造低成本要求之間的矛盾。
在汽車研發技術2.0的技術困境中，技術問題只是一個次要方面
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引言
輕量化技術是一種降低尾氣污染物排放的技術路線，在保證汽車整體各項性能的前提下，對汽車進行輕量化，可以有效降低汽車的質量，節省能源，減少尾氣排放。根據相關資料顯示，國外的乘用車和商用車在輕量化方面每
俗話說“沒有對比就沒有傷害”，而對比或評價往往是針對某一具體的指標。汽車輕量化水平也是通過對比來獲悉的。那么，目前常用的評價車身輕量化的參數是什么呢，行業又是怎樣的水平呢？
行業 :汽車
挑戰 :如何減輕汽車后扭懸架梁系統的重量，同時提高其耐久性。
Altair 解決方案 :制定一套HyperWorks系列中的自定義工具,消除最初的“反復試錯”的設計循環。
優點 :縮短生產周期，同時生成具有競爭力的、低成本、低重量的后扭懸架梁。
項目介紹
后扭轉梁（RTB）懸架系統通常用于 A、B 和越來越多的
改性塑料在阻燃性、強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能都優于通用塑料，下游應用領域廣泛，其中，汽車行業已經成為改性塑料需求增速最快的領域。預計2018年全球車用塑料市值有望增至461.12億美元，消費量預計增1130萬噸，預計未來幾年國內車用改性塑料需求年平均增速將在15%以上。這主要歸因于：一是全球汽車產量增速穩定;二是汽車輕量化使得單車改性塑料用量增大。改性塑料在汽車輕量化領域主要應用如下：
