【讨论】车身轻量化设计的讨论.

cuixt · 发表于 2004-5-3 11:18:25

汽车的轻量化意义非常大，可以大大改善动力性、燃油经济性、污染排放。

目前在越来越严格的排放法规下，越来越苛刻的燃油经济性要求下，而且为了

解决电动汽车单次充电可行驶里程偏短的问题下，越来越多的学者和汽车厂商

开始系统研究“汽车－车身轻量化问题”

目前主要从两个方面进行轻量化车身设计：使用轻质材料，车身结构优化设

计。

问一下大家，有没有搞这方面的兄弟（车身轻量化，车身有限元分析，轻质材

料及工艺等）

另外，大家可不可以就这个问题讨论一下

billyboy · 发表于 2004-5-4 03:55:01

据我所知还有一种重要方法，是通过改进的生产方法来减轻重量。例如tailor blanking，hydroforming等等。

最近钢铁行业有宝时捷牵头研究了ULSAB，用以对抗日益普及的铝合金，但现在还没有进入量产阶段。减轻汽车重量是一个有很多悖论的题目，要有针对来讨论才行，要不只能是泛泛而谈。

cuixt · 发表于 2004-5-5 10:41:15

很高兴看到有人来讨论。

这位兄弟说得“生产方法”是指工艺吗？tailor blanking，hydroforming是什么意

思。我刚看资料也不久，英文也很烂。麻烦给解释一下。真的谢谢。

ULSAB（ultra light steel auto body）其实在1994年就提出来的概念。主要研

究刚强度钢板在车身的应用。刚强度钢板本身就是一种轻量化材料。目前可用

于车身的轻质材料主要有：铝合金、镁合金、高强度钢板、不锈钢、塑料、玻

璃钢等。

非常同意billyboy兄弟的“减轻汽车重量是一个有很多悖论的题目”的观点。的确

减轻车重涉及到很多方面。暂时不考虑减轻重量对于汽车其它性能（如制动

性，操纵稳定性）的影响，目前从工程的角度而言，主要有以下两个矛盾：

轻量化－成本（材料本身成本，工艺成本）的矛盾，轻量化－机械性能的矛盾

目前没有一种完全解决这两个矛盾的方案，所以真正的大批量生产的轻量化汽

车还没有出现。

cuixt · 发表于 2004-5-5 10:47:44

目前初步打算从优化汽车结构入手。

有没有做过车身有限元分析的兄弟介绍一下经验。

车身如何合理简化，有限元模型多大规模比较合理？

边界条件的处理，点焊的处理？

请论坛各位前辈和大侠分享一下自己的心得。

如果最后确定是要作这方面的课题研究，我也会把自己的体会来介绍给大家。

共同提高，互相学习。^_^

billyboy · 发表于 2004-5-6 19:03:45

对，就是指工艺
tailor blanking简单的说就是象裁缝一样按需要冲压。例如车门上半部不需要0.8mm厚的板材，要0.5就够了，那上半部就和下半部分开冲压，然后再焊接起来。或者其他也行。这个工艺可以减少浪费，环保和减轻不必要的重量，但工序多而且长了，精度要求也高。
hydroforming是利用材料的延展性，在特殊模具里（rubber pad）用高压压出，这样可以减少重叠的板材和焊接，而且优化也比较好做。

cuixt · 发表于 2004-5-7 16:57:02

收到，谢谢billyboy的解释。

没人讨论呀，作这个的不多吗？

但是作车身的应该很多呀。^_^

billyboy · 发表于 2004-5-8 00:31:09

呵呵，高手们大多时候潜水。凉一段时间就会有人关注了。
您的这个题目是很有趣的，涉及方面也广，得花毕生精力哦。

cuixt · 发表于 2004-5-8 21:17:20

这几天导师就要定题目了。

“涉及方面也广，得花毕生精力哦”！----正是我现在头疼的地方，想找一个切入

点。

前一阶段导师只给了一个topic，让我自己找idea。晕死了。

定好方向再来讨论，希望能引起更多高手的指点和注意。

RADAR · 发表于 2004-7-11 16:48:13

革命尚未成功，同志仍需努力啊

wangzx · 发表于 2004-7-12 19:26:37

暂时不考虑减轻重量对于汽车其它性能（如制动性，操纵稳定性）的影响

这话怎讲呢？
轻量化以后 m减小
对制动，操稳有什么影响呢？

制动在于制动减速度和稳定性，现在有ABS；

操稳在于轮胎刚度，悬架，以及质心位置，所有这些与轻量化有矛盾么？

cuixt · 发表于 2004-7-14 20:52:13

车身重量变化，必然有如下变化：

附着力变化，轴载变化，前后轴荷比例的变化，整车动态特性的变化。。。。

所以，轻量化以后，其它性能也随之变化。

如果一辆车的车身重量减轻，其它都不变化的话，其制动性、操纵稳定性、平顺性都会发生变化。

不知对还是不对。

现在有没有兄弟在做车身的CAE分析，请多多指教。我正在郁闷中。

wangzx · 发表于 2004-7-15 09:57:09

与楼上的各位商榷

1.先说制动，制动力主要来自地面阻力，（当然还有一部分空气阻力）。质量下降以后，总的地面制动力是减小了，但是总质量小了，制动减速度不还是phi*g吗？（理想时）  轻量化以后反而是减小了轮胎在制动时驱动是的磨损呢

2.再说操稳。操稳其实主要是转向，过多还是不足转向。若除去悬架影响，主要还是决定于K稳定性因数，只取决于 a，b，k。轻量化以后的确是前后轴荷可能变化，但不一定是往坏的方向变

3.平顺性主要是人对振动的反应。人坐在上面舒服不舒服。主要还是取决于悬架吧，即使是承载式车身。

我觉得轻量化不会对别的性能有很多影响。
但是对动力性，经济性的好处就不说了
汽车的4个阻力：滚动阻力G*f +坡度阻力 G*sin（alpha）+风阻Cd*A*u^2/k+加速阻力delta*m*a
同样的情况下
轻量化的肯定动力性好
而且由于负载率高
BSFC也好

轻量化的考虑可能主要来自
1.材料，符合材料
2.工艺
3.强度，刚度，安全性
4.成本与市场化

个人意见
欢迎批评指正

显示全部楼层 · 发表于 2004-7-16 09:59:15

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

秦国奸商 · 发表于 2004-7-16 13:40:05

bili说的激光拼焊现在用的很多，另外高强度钢板和美铝合金也很多，还有一部分车型使用泡沫金属和木质纤维（装饰件）也能很好的减轻车重，但是每一步都要伴随大量的结构优化和实验！

cuixt · 发表于 2004-7-16 21:30:46

谢谢各位的讨论，觉得在这里挺长知识的。

汽车理论是好久以前学的，考试完了以后一直没有接触。

课题也和汽车理论无关，现在书都找不到了，确实也没有哪个心气去看它了。尽管很重要。

我的意思是，如果现有的一辆汽车，如果车身轻量化以后，汽车其它部件不随之重新设计，其很多性能肯定会变化的。

比如：轻量化以后而车身外形不随之改变的话，当车速达到一定值的时候，所受的负压有可能使汽车离地（极端的情况）。但是原始设却不会发生这种情况。

由于轻量化后使前后轴荷发生变化，所以制动系统和悬架系统也应该随之更改。

人坐在上面舒服不舒服。主要还是取决于悬架－座椅等，但是悬架的设计一定要考虑车重的。

还是那句话：“如果一辆车的车身重量减轻，其它都不变化的话，其制动性、操纵稳定性、平顺性都会发生变化。”

其实这个课题的重点就是车身的减重。

查了一下这方面的文献，感觉思路不是很多。大的方向很好找，但是每个方向细想一下，好像都是适合企业做的课题，而不是学校的课题。

现在基本思路就是多材料车身，但是多材料的联结和成本是各大的问题。

wangzx · 发表于 2004-7-17 08:26:51

比较有前途
作吧

车身轻了以后
整车相对于原车轻了
这样
假如原来不变的话
风阻（与速度的平方成正比）将占有更大的比重
侧向风也带了安全性问题（在极限情况下，有可能将它吹翻）

所以也比较同意lorabhli 的观点

即使是传统车身
利用有限元进行某种优化
或许还有轻量化的可能

秦国奸商 · 发表于 2004-7-17 13:50:29

我想真的做的话减掉的部分造成的影响还有有限的吧！悬吊应该是重新调节一下，但飞起来还不至于，因为印象中这个做好了也就减好像能减200KG，相对于整车还不至于被升力拉起来吧！使用扰流板也会好一些，我觉得最大的问题还是轻量化以后的刚度和强度！
国内有做轻量化的实车项目吗？

wangmao · 发表于 2004-7-17 21:23:25

轻量化以后还够不够安全？
碰撞，，，，高速操稳，，，
乎乎，个人浅见

hudayong · 发表于 2004-7-19 08:20:35

车身轻量化带来许多好处，如经济，环保等，但是安全也应考虑。起码，轻了就不抗撞了。大车撞小车，总是小车吃亏吧。

lieo · 发表于 2004-7-21 16:55:37

虽然肤浅，但是有意义!

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lorabhli 该用户已被删除	发表于 2004-7-16 09:59:15 \| 显示全部楼层来自上海杨浦区提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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