汽車底盤輕量化設(shè)計的案例
新能源汽車底盤輕量化設(shè)計思路
底盤系統(tǒng)
包含了懸架、制動、轉(zhuǎn)向等子系統(tǒng)，在傳統(tǒng)意義上它影響著整車的舒適性、安全性與操控性，而對于新能源汽車而言，它的影響更加深遠。
新能源汽車的底盤設(shè)計有兩種途徑，一種是由傳統(tǒng)底盤改制設(shè)計，盡可能地沿用原有設(shè)計，根據(jù)需要進行部分的改制工作，開發(fā)難度小、開發(fā)成本低、開發(fā)周期短，并且能夠與傳統(tǒng)車共用平臺，并在很大程度上沿用傳統(tǒng)車的成熟零部件。
但是考慮到公用性等，在開發(fā)設(shè)計的過程中受到的限制較多，總布置的難度較大，模塊集成化較低等缺點。
另外一種是新能源專有平臺開發(fā)，沒有燃油車公用等眾多限制，新能源專有底盤的設(shè)計可以更優(yōu)化、集成度更高、性能更卓越，因此專有平臺已經(jīng)成為新能源汽車底盤設(shè)計的新趨勢。
新能源汽車的底盤系統(tǒng)需要適應(yīng)于車載能源的多樣性、適用于高度集成的系統(tǒng)模塊，同時不限制汽車內(nèi)部空間與外部造型的設(shè)計。
底盤零件新材料、新工藝和穩(wěn)定性的總體要求
輕量化和新材料
汽車底盤在未來的發(fā)展方向之一便是汽車輕量化， 對于輕質(zhì)合金材料和高強度鋼的需求量在未來將會大大增加；底盤上對于鋁合金的運用也會越來越多；鎂合金的需求量也呈增長的態(tài)勢。但是，也要不斷研究一些新型設(shè)計來滿足汽車零部件重量輕的需求。
底盤輕量化
新能源汽車電池的重量占全車總重量的30%，其他的是車身和配件，因此，為了提升新能源汽車的性能與能源效率要使底盤輕量化。在設(shè)計過程中，要積極采用先進的技術(shù)和材料，不斷改進和完善結(jié)構(gòu)。一般情況下，可以改變尺寸、形狀或選擇空心結(jié)構(gòu)來降低零件質(zhì)量。同時，要盡量選擇鋁合金和鎂合金來代替鋼質(zhì)材料，這樣可以降低質(zhì)量，也可以引進熱成形等新型方法降低零件質(zhì)量。
對TRIP鋼材料的應(yīng)用
雖然TRIP鋼材料現(xiàn)階段在小型汽車中的應(yīng)用并不多見，尤其是在底盤設(shè)計中，更是不會使用TRIP鋼材料。
展開 汽車底盤懸架關(guān)鍵部件輕量化設(shè)計分析
1.底盤懸架概述
底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統(tǒng)的裝置，其作用不僅有衰減振動、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態(tài)的汽車而言，底盤懸架往往可用來調(diào)節(jié)車身位置，避免安全事故出現(xiàn)。
現(xiàn)將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產(chǎn)生應(yīng)力，如支承力、制動力、驅(qū)動力和側(cè)向反力，當(dāng)然，上述應(yīng)力帶來的力矩同樣經(jīng)由底盤懸架向車架進行傳遞，這點易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗也會得到一定程度優(yōu)化；③確保車輪和車身的關(guān)系始終滿足動態(tài)幾何特征，具體來說，就是車輪按照特定規(guī)律跳動，車身自然可以按照預(yù)期軌跡運動。現(xiàn)有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩(wěn)定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構(gòu)成的后懸架，其中，后懸架結(jié)構(gòu)以平衡結(jié)構(gòu)為主。
2.輕量化設(shè)計探究
2.1 優(yōu)化策略
要想使底盤懸梁達到輕量化設(shè)計所提出的要求，有關(guān)人員應(yīng)著重考慮結(jié)構(gòu)、工藝及材料的優(yōu)化，以下將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發(fā)。
2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
對于底盤懸架而言，結(jié)構(gòu)優(yōu)化既能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化設(shè)計目標(biāo)，又可使零件質(zhì)量與成本處于平衡狀態(tài)。在計算機技術(shù)滲透到各行各業(yè)的當(dāng)下，利用計算機對結(jié)構(gòu)進行仿真設(shè)計和優(yōu)化成為大勢所趨。隨著尺寸優(yōu)化及形狀優(yōu)化手段被引入，汽車業(yè)可在成本維持不變的前提下，盡量降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量。經(jīng)由CAE 確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優(yōu)化，掌握結(jié)構(gòu)、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計被提出的初衷。
展開 電動化與輕量化 - 汽車底盤技術(shù)的挑戰(zhàn)
操控與制動是汽車的基本功能。即便如此，相應(yīng)的技術(shù)還在不斷地發(fā)展過程中。底盤技術(shù)未來所面臨的挑戰(zhàn)是電動化與輕量化。
排放、輔助駕駛和自動駕駛的準(zhǔn)備是汽車工業(yè)目前所面臨的主題。但是底盤技術(shù)依然是汽車生產(chǎn)商開發(fā)的重點，尤其是制動和操控相關(guān)的技術(shù)。汽車工程師一直在持續(xù)努力，將最新的輕量化技術(shù)應(yīng)用于底盤開發(fā)中。
采埃夫集團乘用車底盤技術(shù)主管克萊因認為，對于底盤來說，輕量化是一個真正的機會。采用新材料來替代傳統(tǒng)的鋼材，從而實現(xiàn)材料的替代。新材料包括了熱塑性塑料、熱固性聚合物、長纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等等，另外，還有鋁與各種高強鋼，以及基于這些材料的混合構(gòu)造、三明治構(gòu)造等等。
對于復(fù)雜性更好的理解
德國最新出版的《底盤技術(shù)手冊》中寫道：“通過底盤件的進一步開發(fā)，汽車生產(chǎn)企業(yè)與供應(yīng)商對于底盤件之間復(fù)雜的相互作用有了更好更深的理解。在過去的二十年里，汽車底盤的質(zhì)量和性能都得到了極大的提升。功能日益強大的開發(fā)工具、材料和制造方法都為此做出了貢獻，使得汽車底盤技術(shù)開發(fā)達到了一個機械智能化的高水準(zhǔn)。”
汽車底盤技術(shù)所面臨的一個挑戰(zhàn)是要借助于功能強勁的計算機和程序所支撐的虛擬開發(fā)過程，以便于在開發(fā)過程中，充分利用對于底盤系統(tǒng)及其內(nèi)在關(guān)系的全面理解和知識。此外，還需要加強和人體學(xué)、信息學(xué)等多方面知識領(lǐng)域的深入合作，以進一步改善客戶體驗。
德國最新出版的《底盤技術(shù)手冊》中，針對電動出行對于底盤技術(shù)的影響也進行了充分的討論。
“電動出行將會對整個傳動系統(tǒng)產(chǎn)生革命性的影響，尤其是電動車。電動車無須變速，或者只需要一級最多二級變速。發(fā)動機和傳動系統(tǒng)可以緊湊的構(gòu)造放置于車的后部，這樣一來，傳動系統(tǒng)得到明顯簡化，空間得到更好地利用。”
展開 基于概念設(shè)計的汽車輪轂輕量化設(shè)計
摘 要：為達到汽車輪轂輕量化目的，在汽車輪轂的概念設(shè)計階段對汽車輪轂進行結(jié)構(gòu)尋優(yōu)。用拓撲優(yōu)化技術(shù)作為概念設(shè)計的方法，建立基于變密度拓撲優(yōu)化方法的汽車輪轂概念設(shè)計數(shù)學(xué)模型；利用ProE三維建模軟件建立某汽車輪轂的三維模型和概念幾何模型；使用Hypermesh前處理軟件建立某汽車輪轂的概念設(shè)計有限元模型，然后引用折中規(guī)劃法解決多工況問題，在Optistruct結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件中建立汽車輪轂的優(yōu)化模型和優(yōu)化參數(shù)；利用拓撲優(yōu)化技術(shù)在hyperworks軟件OSSmooth模塊構(gòu)建了3種輪轂的創(chuàng)新型拓撲結(jié)構(gòu)，分別將3種不同的拓撲結(jié)構(gòu)導(dǎo)入CAD軟件進行二次設(shè)計，對二次設(shè)計后的新型輪轂進行有限元分析。結(jié)果表明：在滿足材料許用應(yīng)力的前提下，7輻輪轂相比8輻、9輻以及原輪轂更滿足要求，質(zhì)量比原輪轂減小12.2%。
關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；汽車輪轂；拓撲優(yōu)化；輕量化
0 引言
節(jié)能減排已成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向，汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的最佳途徑，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是汽車輕量化的有效手段。汽車輪轂是汽車的重要部件，在行駛過程中，汽車與地面之間的力和力矩都是由輪轂承受和傳遞，輪轂直接影響汽車的整體行駛穩(wěn)定性、安全性、可靠性、平順性、牽引性以及外觀形狀，對汽車的整體能源消耗和輪胎壽命有很大影響。我國汽車結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)發(fā)展迅速，國內(nèi)很多學(xué)者根據(jù)有限元仿真技術(shù)對汽車現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，雖然達到了較好效果，但忽略了結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計階段。
概念設(shè)計作為機械產(chǎn)品重要的前期設(shè)計階段，很大程度上決定了客戶對產(chǎn)品的功能要求。相對于中后期的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，早期的設(shè)計成本更低，設(shè)計自由度更高。通過概念設(shè)計階段科學(xué)的分析計算，建立較為理想的設(shè)計模型，減少了設(shè)計中后期因為改進需要進行的大量反復(fù)修改，既縮短了周期又降低了成本[1-3]。
展開 
都在標(biāo)榜輕量化，那汽車輕量化是否大勢所趨？
由此可見，實現(xiàn)輕量化技術(shù)比壓榨發(fā)動機馬力更有助提升車輛的性能。
此外，根據(jù)歐洲鋁協(xié)研究數(shù)據(jù)表明，若汽車的整備質(zhì)量降低10%，除了可以使燃油效率可提供6-8%，0-60km/h加速時間提升8%以外，也可減少大約8%的尾氣排放以及減少5%的剎車距離。所以，使用輕量化技術(shù)對汽車市場的發(fā)展有重大意義。
怎樣實現(xiàn)輕量化
在現(xiàn)今的汽車市場上，輕量化材料是車企實現(xiàn)汽車輕量化的常用方法。眾所周知，碳纖維、鋁合金熱成型鋼在質(zhì)量上都比傳統(tǒng)的普通鋼要輕，而且強度與韌度性都顯優(yōu)勢，以碳纖維為例，其強度是鋼的7-9倍，而且比鋼輕50%。因此，近年來，車企會在汽車的承載白車身、發(fā)動機蓋、懸掛等地方換用這些輕量化材質(zhì)。
新一代寶馬7系的白車身就是采用了鋼、鋁合金以及碳纖維復(fù)合材料三種材質(zhì)來打造車身，相對于上一代車型，車身重量減少了130公斤。此外，在懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)的配件上換用鋁合金材質(zhì)。以全新BMW 740 Li為例，相比上一代車型，百公里綜合油耗降低16.7%。
雖然輕量化材料是車企實現(xiàn)汽車輕量化的常用方法，但并不是唯一。除此之外，在不影響性能和耐用性為前提下，利用輕量化結(jié)構(gòu)也能實現(xiàn)汽車輕量化。
以全新科魯茲為例，借助CAE軟件的計算與實車測試，在設(shè)計時去掉那些不起作用反而增重的材料，如在發(fā)動機蓋上、車架上等運用減重孔、短凸緣、圓齒凸緣等技術(shù)減重，使科魯茲較上代減重120公斤，百公里油耗降至5.7L。
除此之外，先進的工藝也能達到輕量化的效果。就拿常見的輪轂和懸架擺臂來說，其制造工藝對重量有著極大影響。例如鍛造輪圈由于其材料更加致密的原因，輪輻結(jié)構(gòu)更細更薄，重量自然就減下來了。
另外，車身和其他部件的連接工藝也會對車重產(chǎn)生影響。現(xiàn)今大部分車輛都會采用激光焊接的工藝來焊接車身，減少車身上柳丁的使用。
展開 2024第十七屆國際汽車輕量化大會暨展覽會的通知|汽車輕量化
2024第十七屆國際汽車輕量化大會暨展覽會的通知|汽車輕量化
中國汽車工程學(xué)會、江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡稱“輕量化聯(lián)盟”）和揚州市人民政府將于 2024年10月9-11日 在 江蘇省揚州市 國際展覽中心舉辦 2024（第十七屆）國際汽車輕量化大會暨展覽會 （以下簡稱“大會”）
李先生編寫 152/1006/3431
主辦單位
中國汽車工程學(xué)會、江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、揚州市人民政府
協(xié)辦單位
江蘇省汽車工程學(xué)會、電動汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、揚州市人才辦、揚州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、揚州市科技局、揚州市工信局、揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、揚州大學(xué)機械工程學(xué)院、云江（浙江）汽車技術(shù)有限公司
戰(zhàn)略合作單位
中信金屬股份有限公司、育材堂(蘇州)材料科技有限公司、湖北博士隆科技股份有限公司
承辦單位
國汽輕量化（江蘇）汽車技術(shù)有限公司、國汽（北京）汽車輕量化技術(shù)研究院有限公司、恒興國際會展集團有限公司、中信金屬股份有限公司（車身會議）
支持單位
中國汽車工程學(xué)會汽車材料分會、國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心、溫州（瑞安）智能汽車零部件工程師協(xié)同創(chuàng)新中心、日本汽車復(fù)合材料學(xué)會、上海汽車工程學(xué)會、安徽省汽車工程學(xué)會、河南省汽車工程學(xué)會、黑龍江汽車工程學(xué)會、陜西省汽車工程學(xué)會
支持媒體
光明網(wǎng)、中國汽車報、汽車工程、汽車之友、汽車工藝與材料、中國汽車材料網(wǎng)等
展開 大眾汽車（VolksWagen） 基于HyperWorks的汽車輕量化設(shè)計技術(shù)
行業(yè)：汽車
挑戰(zhàn)：基于復(fù)合材料的 B-柱設(shè)計
Altair 解決方案：復(fù)合材料設(shè)計和優(yōu)化，在滿 足零部件輕量化設(shè)計要求的 前提下，盡可能提高零部件 性能
優(yōu)點：縮短研發(fā)周期 ； 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
背景介紹
在汽車研發(fā)的領(lǐng)域，輕量化設(shè)計早已成為整車產(chǎn)品開發(fā)的主要潮流。輕量化設(shè) 計，意味著更少的材料使用、更輕的車身重量、更少的CO2排放。歸功于使用輕量 化設(shè)計技術(shù)獲得的新一代車身，汽車成本效率得到了大幅度的提升，同時車輛的可操控性也顯著增強。
通常，在這一領(lǐng)域，新材料的應(yīng)用是創(chuàng)新設(shè)計的主要源泉。近些年來，使用鋁 制零部件取代傳統(tǒng)的鋼制零部件，為汽車企業(yè)節(jié)約了大量的材料。但是尋找質(zhì)量更輕、性能更好的材料的研究始終沒有停止。
在最新的研究成果中，復(fù)合材料已經(jīng)在汽車零部件輕量化設(shè)計中嶄露頭角。但 是直到最近，復(fù)合材料的應(yīng)用仍然局限于汽車的非承重零部件和非安全相關(guān)零部件。
今天，越來越多的汽車廠商開始對復(fù)合材料在承重零部件上的應(yīng)用的可行性進 行探索。因為復(fù)合材料的固有特性與金屬材料有很大不同，因此需要一套全新的產(chǎn)品開發(fā)流程。
大眾汽車研究中心近期開展了一項研究，其核心目標(biāo)是在傳統(tǒng)的B-柱設(shè)計中引入復(fù)合材料材質(zhì)，以期在合理的制造成本內(nèi)，獲得質(zhì)量更輕，性能更好的B-柱設(shè)計 方案。這個項目是與Altair公司產(chǎn)品咨詢團隊（AltairProductDesign）合作并運用HyperWorks軟件完成的。
解決方案
大眾汽車復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計
大眾汽車對復(fù)合材料在汽車承重零部件中的應(yīng)用起始于某鋁制B-柱結(jié)構(gòu)。該部件使用額外的鋼制及鋁制零部件進行 了加強。
展開 鋁合金在汽車輕量化中的應(yīng)用：仿真引領(lǐng)汽車設(shè)計
全面部署仿真 App 后，腐蝕工程師可以為設(shè)計人員提供更詳實的理論依據(jù)，并明確指出腐蝕產(chǎn)生的位置和原因。
“我們的下一階段目標(biāo)是讓 ALTec 成員能夠在仿真 App 中選擇汽車的裝配位置，這款專業(yè)的預(yù)測工具可以幫助他們更加準(zhǔn)確地表征模型中的電解質(zhì)。COMSOL Server 開啟了近乎無限的可能性，卓越的靈活性使其能夠輕松適應(yīng)客戶的具體需求。”Gallant 評論道。
在輕量化設(shè)計中獨占鰲頭
多物理場仿真和仿真 App 降低了在設(shè)計進程中選擇合適材料和幾何結(jié)構(gòu)的難度，為推動鋁材料在新型輕量化設(shè)計中的應(yīng)用提供了有力的支持。加拿大國家研究院的研究團隊及其行業(yè)合作伙伴將不懈地致力于鋁合金制造業(yè)的技術(shù)革新，推進鋁合金在汽車輕量化設(shè)計中的應(yīng)用，進而為整個汽車行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。
來源：COMSOL
展開 汽車前軸鍛件輕量化設(shè)計方法
節(jié)能環(huán)保、安全智能是當(dāng)前汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢，主機廠采取的最有效的應(yīng)對措施是輕量化設(shè)計，而前軸作為汽車上最大的鍛件，其結(jié)構(gòu)輕量化對整車減重具有顯著的貢獻。
早期由于國內(nèi)缺乏相關(guān)的研發(fā)能力，前軸鍛件產(chǎn)品均從國外引進，如斯太爾、曼、日產(chǎn)153、五十鈴等，國內(nèi)以此為基礎(chǔ)平臺，通過對比修改，衍生出一系列前軸鍛件產(chǎn)品。但由于缺乏有效的模擬分析手段和足夠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，大多數(shù)設(shè)計師都過度依賴安全系數(shù)，導(dǎo)致前軸鍛件在設(shè)計階段就存在肥大、厚重的現(xiàn)象。此外，在樣件做臺架試驗時，如果出現(xiàn)前軸斷裂，往往傾向于增大前軸截面或更換材料來提升疲勞壽命，進一步加劇了前軸鍛件肥大超重的現(xiàn)象。與國外同噸位產(chǎn)品對比，這一現(xiàn)象十分顯著（表1）。
表1 國內(nèi)外前軸鍛件對比
表中選取7.5t和6.5t兩個典型平臺產(chǎn)品，通過對比可見，在同等載荷、同等材料的條件下，國內(nèi)6.5t前軸產(chǎn)品比國外重約10kg，而7.5t前軸產(chǎn)品比國外重了20kg左右。
三環(huán)車橋作為國內(nèi)最大的前軸鍛件專業(yè)化生產(chǎn)廠家，鍛件毛坯品種多達150種，產(chǎn)品已大批量出口德國、美國、日本、印度等十幾個國家，因此前軸鍛件的輕量化設(shè)計具有顯著的經(jīng)濟效益和深遠的戰(zhàn)略意義。
公司通過自主設(shè)計和對比國外同類產(chǎn)品，形成了汽車前軸鍛件輕量化的設(shè)計方法，并成功為國內(nèi)外主機廠提供了近十個輕量化平臺產(chǎn)品，這些產(chǎn)品較之前產(chǎn)品重量減輕了8～15kg，且疲勞試驗及性能試驗全部通過驗證。
前軸鍛件結(jié)構(gòu)受力分析
前軸作為安保件，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求強度有一定的富余，但是對大多數(shù)設(shè)計者來說，要得出準(zhǔn)確有效的安全系數(shù)，并不是一件容易的事情，這里以6.5t前軸為例，通過分析其受力情況，給出一般的分析方法。
將前軸按一維梁處理，不考慮局部細節(jié)，將截面簡化為標(biāo)準(zhǔn)的工字梁截面，不考慮拔模和圓角，并將截面的上下邊界視為平面。
展開 汽車B柱輕量化設(shè)計研究
基于純電動汽車安全及續(xù)駛里程需求，輕量化設(shè)計被擺在突出的位置， 而單純追求車身輕量化可能會降低汽車的碰撞安全性。
而先進高強度鋼熱成型技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，可以很好的解決汽車輕量化后仍能保持良好的防碰撞性能的問題， 而且成形后的零件具有基本無回彈、精度高、成形質(zhì)量好等優(yōu)點 。
目前熱成型沖壓件在車身的應(yīng)用主要集中在Ａ柱、B柱、C柱、門防撞板、前后防撞梁、中通道、縱梁、門檻、儀表板橫梁等， 其中以B柱應(yīng)用最為廣泛 。
1.
展開 汽車車身輕量化設(shè)計的技術(shù)困境
在基于仿真驅(qū)動的汽車研發(fā)技術(shù)2.0下，主機廠整車開發(fā)普遍深陷的技術(shù)困境是“低成本、短周期、高性能、輕量化”四個項目終極目標(biāo)兩兩之間的相互牽制和相互沖突，其中，主要矛盾是不斷嚴(yán)苛的汽車排放法規(guī)及不斷增加的電動化續(xù)航里程所產(chǎn)生的輕量化技術(shù)需求，與不斷提升的產(chǎn)品競爭力需求所產(chǎn)生的汽車研發(fā)制造低成本要求之間的矛盾。
在汽車研發(fā)技術(shù)2.0的技術(shù)困境中，技術(shù)問題只是一個次要方面，核心問題在于跨專業(yè)的技術(shù)溝通與協(xié)調(diào)。每一個技術(shù)決策需要同時滿足所有技術(shù)部門的專業(yè)技術(shù)要求，即每個部門對技術(shù)方案擁有“一票否決”權(quán)，特別是設(shè)計邊界高度復(fù)雜的車身工程開發(fā)。
為什么說在技術(shù)2.0下玩不轉(zhuǎn)車身輕量化？假設(shè)每個專業(yè)部門都絞盡腦汁的投入車身輕量化設(shè)計，并且每個部門拿出十個在本專業(yè)內(nèi)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(jié)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(shù)方案被否定的四種情況。
第一，沒有考慮到某個技術(shù)專業(yè)常識性判斷，結(jié)果是一旦被指出技術(shù)方案的專業(yè)性問題，方案提出部門的技術(shù)判斷能力會立馬減分。
第二，考慮到了其它專業(yè)的實施條件，但需要某個技術(shù)專業(yè)的配合，意味著相關(guān)部門的技術(shù)工作量增加、難度增加、風(fēng)險增加，配合與不配合對自身部門一個樣，結(jié)果是直接夸大本專業(yè)的技術(shù)實施難度。
第三，考慮到了需要其它技術(shù)部門配合的技術(shù)實施難度是可以克服的，結(jié)果是相關(guān)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(xié)調(diào)。
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。
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基于復(fù)合材料的汽車輕量化設(shè)計技術(shù)
在汽車研發(fā)的領(lǐng)域，輕量化設(shè)計早已成為整車產(chǎn)品開發(fā)的主要潮流。輕量化設(shè)計，意味著更少的材料使用，更輕的車身重量，更少的CO2排放。歸功于使用輕量化設(shè)計技術(shù)獲得的新一代車身，汽車成本效率得到了大幅度的提升，同時車輛的可操控性也顯著增強。通常，在這一領(lǐng)域，新材料的應(yīng)用是創(chuàng)新設(shè)計的主要源泉。近些年來，使用鋁制零部件取代傳統(tǒng)的鋼制零部件，為汽車企業(yè)節(jié)約了大量的材料。但是尋找質(zhì)量更輕，性能更好的材料的研究始終沒有停止。在最新的研究成果中，復(fù)合材料已經(jīng)在汽車零部件輕量化設(shè)計中嶄露頭角。但是直到最近，復(fù)合材料的應(yīng)用仍然局限于汽車的非承重零部件和非安全相關(guān)零部件。今天，越來越多的汽車廠商開始對復(fù)合材料在承重零部件上的應(yīng)用的可行性進行探索。因為復(fù)合材料的固有特性與金屬材料有很大不同，因此需要一套全新的產(chǎn)品開發(fā)流程。大眾汽車研究中心近期開展了一項研究，其核心目標(biāo)是在傳統(tǒng)的B-柱設(shè)計中引入復(fù)合材料材質(zhì)，以期在合理的制造成本內(nèi)，獲得質(zhì)量更輕，性能更好的B-柱設(shè)計方案。這個項目是與Altair公司產(chǎn)品咨詢團隊（Altair ProductDesign）合作并運用HyperWorks軟件完成的。
解決方案
大眾汽車對復(fù)合材料在汽車承重零部件中的應(yīng)用起始于某鋁制B-柱結(jié)構(gòu)。該部件使用額外的鋼制及鋁制零部件進行了加強。大眾汽車和Altair ProductDesign的工程師對在該零部件上使用復(fù)合材料替代鋁材料以獲得質(zhì)量更輕的設(shè)計方案展開了研究。為了對比驗證新的設(shè)計方案與原有方案在質(zhì)量及性能上的差別，工程師選擇了一款已有的B-柱零部件（Audi A8,D3）作為基礎(chǔ)設(shè)計。對于所選定的模型，工程師們基于其工程經(jīng)驗、產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)以及CAD數(shù)據(jù)，作為其新產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)。
展開 新能源汽車碳纖維復(fù)合材料車門輕量化設(shè)計
摘 要：以某款新能源汽車的鋼制車門為分析對象，借助HyperWorks有限元軟件，對車門進行靜力學(xué)和模態(tài)性能分析。以分析結(jié)果為參考，采用等質(zhì)量替換法，建立碳纖維復(fù)合材料車門的有限元模型。以復(fù)合材料車門質(zhì)量最小化為目標(biāo)函數(shù)，靜態(tài)性能為約束條件，進行了自由尺寸優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、鋪層順序優(yōu)化。對優(yōu)化結(jié)果規(guī)整后進行性能驗證。結(jié)果表明，獲得的優(yōu)化方案在滿足性能要求的前提下，實現(xiàn)了車門減重48.3%，完成了車門的輕量化設(shè)計。
關(guān)鍵詞：新能源;碳纖維復(fù)合材料;HyperWorks;拓撲優(yōu)化;輕量化;
0 引言
汽車輕量化是在保證其基本的使用性能、安全性和其成本控制要求的前提下，從結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面，應(yīng)用新設(shè)計、新材料、新技術(shù)來實現(xiàn)對汽車整體的減重，以完成汽車向“低能耗”、“低排放”的轉(zhuǎn)變。材料輕量化是實現(xiàn)車身輕量化設(shè)計的主流方向之一。作為車身的關(guān)鍵部件之一，車門需要保證足夠的剛度、強度，從而使整車具有良好的安全、振動噪聲和耐久性能。碳纖維增強復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能、高比強度和比模量和靈活的可設(shè)計性在眾多新型輕量化材料中脫穎而出。碳纖維增強復(fù)合材料的密度僅為鋼材密度的20%，鋁合金密度的60%，其應(yīng)用可以使車身減輕30%～60%[1]，其質(zhì)量僅為鋼的1/4，強度則是鐵的10倍[2]，是一種理想的輕量化替換材料。陳靜等[3]的研究表明，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的碳纖維材料電池箱在質(zhì)量減少的同時，提高了剛度和模態(tài)頻率；陳偉[4]將碳纖維材料引入汽車B柱支撐板，在確保碰撞性能的情況下減重55%。商業(yè)領(lǐng)域中，碳纖維材料已經(jīng)大量應(yīng)用在寶馬、奧迪等量產(chǎn)車型的車身結(jié)構(gòu)中[5]；薛嬌[6]基于傳統(tǒng)金屬材料的汽車B柱，使用等代設(shè)計的方法將原有的金屬材料替換成碳纖維復(fù)合材料，并在有限元軟件中進行仿真分析。
展開 HP-RTM技術(shù)用于汽車輕量化設(shè)計
通過使用克勞斯瑪菲的技術(shù)，能夠使注射速度達到10-200g/s，取決于樹脂系統(tǒng)以及部件的尺寸和工藝設(shè)計。在一個閉環(huán)過程中，對樹脂和固化劑進行精確計量，并在高壓下進行混合，得到反應(yīng)性混合物。
高壓計量使得注射時間更短，并提高了預(yù)制件的浸潤度，因而能以較短的固化時間來處理樹脂系統(tǒng)。這帶來了更短的生產(chǎn)周期和更高的成本效益。此外，這還提供了額外的好處，比如，能在保持出色的表面品質(zhì)的同時獲得更低的孔隙度。而對溫度的精確控制則能進一步縮短加工周期，并從特殊RTM樹脂體系中獲益。
采用克勞斯瑪菲的高壓混合頭消除了耗費成本的停工時間，也無需使用清洗傳統(tǒng)低壓混合頭時所需的特殊材料。這種混合頭具有自清潔能力，因此能在大批量生產(chǎn)時表現(xiàn)出突出的能效優(yōu)勢，它的這種優(yōu)勢已經(jīng)在多種量化生產(chǎn)中得到了驗證。
通過脫模劑供料塊，能夠?qū)⒐に囁璧拿撃┲苯右刖o湊的自清潔克勞斯瑪菲高壓混合頭，并且，即使在最低劑量（如0.1 g/sec）時，仍具有極高的準(zhǔn)確性和工藝可靠性。具有高精度、高重復(fù)性的脫模劑計量對于可靠地實施下游工藝來說無疑是非常必要的。
修整
修整是工藝鏈最后步驟的其中一環(huán)。包括部件的外廓修邊，增加安裝孔和嵌件開孔。用銑刀進行的修整采用的由克勞斯瑪菲開發(fā)的定制化解決方案。可以采用自動化切割臺或手提式切割機。工具的選擇主要取決于部件的尺寸和復(fù)雜程度。機器人被用于在工藝步驟之間進行零部件的處理。
HP-RTM交鑰匙車間
迪芬巴赫、克勞斯瑪菲，以及弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所（ICT）和LCC Munich之間的合作，使得從單一供應(yīng)源進行HP-RTM工藝交鑰匙解決方案的全球交付成為可能。
展開 汽車輕量化設(shè)計：為行業(yè)節(jié)能減排減負
近年來隨著人類社會發(fā)展, 能源危機、環(huán)境污染、交通擁堵等問題日趨嚴(yán)峻, 對汽車行業(yè)的低碳發(fā)展、節(jié)能減排的要求愈發(fā)迫切，因此節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為了一個老生常談的話題。為此，很多品牌將新能源作為汽車行業(yè)節(jié)能減排的最優(yōu)選項，在電動化的賽道上一往無前，儼然變成了一場對電動車的“豪賭”。
但其實對節(jié)能減排的解決方案絕不能把寶都押在新能源汽車上，而同時應(yīng)該在車輛節(jié)能技術(shù)上尋求突破，傳統(tǒng)汽車的節(jié)能減排戰(zhàn)略也是我們必要的考量、重要的支撐。
在此發(fā)展背景下，汽車輕量化成為行業(yè)節(jié)能減排的核心驅(qū)動力，通過各種先進的設(shè)計盡可能去降低汽車的整備質(zhì)量，提高汽車的動力性能以及燃油經(jīng)濟性，從而達到減少燃料消耗、降低廢氣污染的目的。因此，汽車輕量化趨勢就是汽車節(jié)能減排趨勢，是世界汽車發(fā)展的潮流與設(shè)計的方向。
當(dāng)然了，輕量化的前提是保證汽車的安全性和舒適性。在不犧牲任何安全性和舒適性的前提下，依靠新技術(shù)新材料來達到最終輕量化的目的，其途徑一般有、“結(jié)構(gòu)輕量化”、“工藝輕量化”、“材料輕量化”三種，今天意柯那就和大家來細細聊一下這些未來汽車行業(yè)的“突破口”！
結(jié)構(gòu)輕量化主要是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，即通過采用先進的優(yōu)化設(shè)計方法和技術(shù)手段，在滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度、模態(tài)、碰撞安全性、疲勞壽命、NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）、生產(chǎn)成本等諸多方面的性能要求，以及相關(guān)的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的前提下，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同時又使部件薄壁化、中空化、小型化、復(fù)合化以減輕質(zhì)量，實現(xiàn)輕量化。
回歸到汽車設(shè)計的層面上，我們可以根據(jù)設(shè)計變量及優(yōu)化問題類型的不同，采用拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化四種方式，在保證車身安全的前提下，使得結(jié)構(gòu)受力更加均勻，從而更加充分地利用材料。
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