汽車輕量化技術(shù)與新材料運用分析

于琦

（中國人民解放軍陸軍軍事交通學院 300161)

汽車輕量化是實施節(jié)能減排最關(guān)鍵的措施，對汽車工業(yè)當中的可持續(xù)發(fā)展起到的作用有著非常關(guān)鍵的意義[1]。當前，汽車輕量化材料在汽車制造當中的使用非常廣泛，對于輕量化技術(shù)的實現(xiàn)主要依靠輕量化材料的應用和當前最先進的技術(shù)，不但能夠減少排放，還可將成本降低，對車身的耐久性以及安全性進行提升[2]。

1 汽車輕量化發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 高強度鋼板的應用

對于高強度鋼板的應用，其優(yōu)勢為將鋼板減薄、減少車身的質(zhì)量，并且不會減少安全性。不管是成本還是性能，對于高強度鋼板的使用，都可極大的滿足車身的輕量化要求，是將碰撞安全性進行提升的重要材料。

1.2 鋁合金的應用

鋁合金為一種輕質(zhì)金屬，是實現(xiàn)輕量化的理想材料，使用量和樣式也在逐步增加，未來很有可能將鋼板替代成為汽車車身使用的重要材料。

1.3 熱塑性塑料的應用

對于該項材料的應用，當前主要是應用在汽車的后尾門，如雷諾汽車的后尾門。與鋼材料制作而成的后尾門相比，其質(zhì)量減輕了10%，對于感知度的提升有明顯的效果，其注塑以及工藝的組裝非常簡單，成本也有所減少。

1.4 復合材料的應用

復合材料為2種或者多種材料構(gòu)成的，其綜合性能比原組成更有優(yōu)勢，能夠滿足汽車制作的很多需求[1]。其中，碳纖維符合材料因為質(zhì)量比較輕，強度比較高，耐熱性非常強等特征，是絕佳的輕量化材料。

2 熱壓成形技術(shù)

熱壓成形技術(shù)為專門應用在高強度鋼壓板沖壓件成形的一種新型技術(shù)，利用這種方式獲得的沖壓強度可實現(xiàn)1 500 MPa以上，借助該項優(yōu)勢在國外的應用已經(jīng)非常普及，發(fā)展非常迅速。熱成型件可將自身的安全性以及舒適性提升，將車身的質(zhì)量減輕并能夠?qū)貜椷M行控制，有益于將零件尺寸的精度提升[2]。當前，對于該材料的使用廣泛應用在了A、B柱、前縱梁以及鉸鏈加強板等重要的零部件。

3 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

3.1 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

為了有效實現(xiàn)車身的剛度、強度以及疲勞強度分析等，要與參數(shù)反演技術(shù)、多目標優(yōu)化以及不確定性優(yōu)化技術(shù)進行結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，要對車身基本特征參數(shù)進行匹配和關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化，為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了強有力的支持。車輛輕量化結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計，涵蓋了很多強量化材料和零部件的分塊優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計，有些車型在結(jié)構(gòu)上應用了輥壓成型等相關(guān)的技術(shù)工藝，可有效將零部件的數(shù)量減少，使工序更少、成本更低，在保障車身質(zhì)量沒有任何改變的情況下，實現(xiàn)輕量化的目標。

3.2 CAD/CAE/CAM的應用

在當前的汽車工業(yè)當中，CAD/CAE/CAM的使用對于一體化技術(shù)有著非常重要的意義，包括了在設(shè)計汽車和制造汽車的每項步驟，對于這些技術(shù)的使用可以有效實現(xiàn)輕量化汽車的制造和設(shè)計。

此外，一體化技術(shù)的應用可以精準的對車身實體結(jié)構(gòu)以及布局進行設(shè)計，對每個構(gòu)件的開頭配置，板材厚度的變化有了非常詳細的分析，并在數(shù)據(jù)庫中將系統(tǒng)直接生成的數(shù)據(jù)提取出來，以便對工程的剛度以及強度進行分析。針對輕質(zhì)材料零部件的應用，可以進行強化分析以及運動干涉的詳細分析，從而使材料的應用能夠更加符合設(shè)計的各項要求。利用對車身、底盤、動力傳動系統(tǒng)等相關(guān)零部件加工技術(shù)的整體研發(fā)，促進了汽車制造節(jié)能環(huán)保工作的實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

總之，汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展以及對新材料的應用，使汽車制造業(yè)在成形加工技術(shù)以及連接技術(shù)上的突破和創(chuàng)新。在輕量化技術(shù)全面發(fā)展的同時，材料的應用、工藝以及設(shè)計等層面也有了全面的成熟和進步。針對當前的產(chǎn)品、工藝以及材料的設(shè)計混合結(jié)構(gòu)，簡單來說便是同一個總成零件可以有不同的材料組成，實現(xiàn)了材料和零件功能的有效組合，可以成為未來汽車設(shè)計的重要方向。

[1]孫冠男.汽車輕量化技術(shù)[J].汽車工程師,2017(07):14-15.

[2]武萬斌,年雪山.汽車輕量化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].汽車工程師,2017(01):15-17.