白車身輕量化解決方案

專題

白車身輕量化解決方案

汽車質量每減輕10%，燃油經濟性可改善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構部件，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。實現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的前提下實現白車身的輕量化成為了汽車行業的研究熱點。概述了白車身輕量化的解決方案。

實現汽車白車身輕量化不僅要考慮白車身質量的減輕，而且需要保證輕量化后白車身的強度和剛度等性能。實現白車身輕量化的主要解決方案包括整體優化設計、零件局部優化、零部件厚度優化和新型連接工藝4種。整體優化設計通過對車身結構的拓撲優化，在保證車身強度和剛度的同時減輕多余質量。進行拓撲優化時的設計變量包括覆蓋件形狀和材料強度。零件局部優化通過使用減重孔來減輕零件質量。確定減重孔時，對零件強度和剛度進行分析，依據分析結果消除零件負荷效率較低的部分。零部件厚度優化通過利用薄板代替原本的厚板實現質量減輕。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，并在白車身整體強度和剛度之間進行權重，針對確定的權重進行優化，實現白車身質量的減輕。新型連接工藝通過使用激光焊接或膠接，消除傳統熔焊連接面和焊點處多余的材料，實現質量減輕。

除上述4種輕量化解決方案外，使用超高強度合金鋼和密度較低的金屬材料，以及碳纖維增強復合材料、玻璃纖維增強復合材料等也可以實現白車身輕量化。但需要注意的是，使用新材料將會導致汽車生產成本的增加，且需要對原有的生產線進行改造。

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

編譯：陳丁躍