谈车身B柱的轻量化设计_胡启新
某MPV车型侧面碰撞的B柱安全设计与优化
某MPV车型侧面碰撞的B柱安全设计与优化作者：庞毅陈锡文陈钊来源：《汽车科技》2020年第05期摘 ;要：某MPV车型在侧面碰撞MDB50试验中，为了减小B柱腰线位置的侵入位移和侵入速度，使B柱的变形为有利于保护乘员的模式，通过采用热成形且屈服强度达到1500MPa 的超高强钢为B柱加强板，并优化B柱加强板腰线位置截面和内焊U型板及下部位置开减弱孔的方式，来解决B柱中部位置侵入变形过大的问题。
该车型优化后在C-NCAP的侧碰试验中结果为满分，证明了B柱优化分析的正确性，为MPV车型B柱的安全设计提供了一种有效的方法。
关键词：侧面碰撞;B柱加强板;B柱变形模式;优化设计中图分类号：U467 ; ; 文献标识码：A ; ; 文章编号：1005-2550（2020）05-0090-06Abstract： In order to reduce the deformation and velocity intrusion of B pillar waist position and to get a better protection occupant deformation model in a MPV side crash test MDB50， it brought an idea by using methods to solve the problem of large deformation at B pillar middle position. The results of vehicle side impact test in C-NCAP is full marks， which proved the correctness of B pillar optimization analysis and provided an effective way for the safety design of MPV B pillar.Key Words： Side Impact; B Pillar Reinforcement Panel; B Pillar Deformation Mode; Optimization Design1 ; ;引言汽车安全法规C-NCAP的侧面碰撞试验MDB50，可变形移动壁障以50km/h的速度侧面碰撞车辆，如下图1所示。
基于Autoform的车身B柱热成形工艺研究
摘要车的发展给人们的生活带来了极大的便利，但同时也带来了严重的能源消耗以及空气污染问题。
为了降低汽车的油耗和环境影响，汽车轻量化已成为汽车行业发展的重要方向。
热成形技术是汽车轻量化、提高汽车抗冲击形以及防撞性能的重要途径。
热成形过程数值模拟的准确性对热成型零件的设计和制造具有重要的指导作用。
本文基于Autoform软件，建立了 B 柱的热成形模型, 采用热力耦合数值分析的方法得到了热成形后零件的厚度，温度分布及破裂起皱的趋势分布等, 通过跟实际调试后的零件的对比，验证了模拟结果的准确性。
关键词：热成型有限元数值模拟 Autoform一、引言十四五时期，我国要努力趋向“碳达峰”和“碳中和”愿景，必须大力推动经济结构、能源结构、产业结构转型升级。
在“双积分”政策引导下，汽车行业也在大力开展节能减排工作，并以轻量化、新能源作为节能减排的主要手段。
对于传统燃油车，当汽车重量减少10%，燃油效率可以提高约8％；而纯电动汽车因为增加了三电系统导致其重量大幅上升，减轻重量可以减少电池容量或提升续航里程，因此新能源车型轻量化需求比传统燃油车更为迫切。
从汽车性能角度考虑，汽车的轻量化有助于汽车的“行驶、转弯、停车”三大基本性能的提高。
汽车白车身（解决碰撞安全性问题的车身骨架）是抵御碰撞侵入和能量吸收核心单元，约占汽车总重量的30%。
随着日益严格的碰撞安全法规，加强白车身成为必然应对手段，因此全球汽车企业均面临着日益增大的车身加强与轻量化间的矛盾。
其中热成形[1]技术对高强钢板进行成形, 在进行热成形前需将坯料加热到高温，使坯料奥氏体化，然后通过快速冷却，得到完全马氏体组织, 如图1，如采用 22 MnB5高强钢板热成形技术制造汽车保险杠，其强度可达1500MPa以上[ 2 ]，该技术已成为世界上众多汽车生产厂商关注的热点。
图1 热成形技术原理通用、福特、大众、沃尔沃等汽车制造公司都在大量使用热成形的高强度汽车零件，某些车型上使用量高达30%。
浅谈汽车车身B柱的设计与开发
Ｂ柱的主要功能作用决定了 Ｂ柱在汽车车 身中应该 具 有 的 性 能：需 要 满 足 车 身 的 刚 度 要 求；车辆碰撞时起支撑作用，特别在侧碰时，Ｂ 柱 需保持良 好 的 车 身 变 形 空 间，是 侧 碰 安 全 的 核 心结构件 之 一；保 证 侧 碰 力 有 效 地 分 散 给 门 槛 梁和侧围 上 边 梁；保 证 局 部 受 力 比 较 大 的 区 域 的模态；满足密封、隔 热、减 震、防 锈 等 其 他 性 能 要 求 。 ［２］
发工作意义重大。通过对汽车车身 Ｂ柱功能、性能的阐述以及对几种车型 Ｂ 柱截面尺
寸和 ＣＡＥ比较分析（惯性矩ＩＹ、Ｉｚ 及扭转常数），可以发现 Ｂ柱的性能好坏与设计阶段 的策划、截面尺寸、工艺的选取、高强度复合材料的应用与否都有很大的关系。
关键词：汽车；Ｂ 柱；热成形
中 图 分 类 号 ：ＴＧ ３８６
表１ ３种车型 Ｂ 柱加强板截面尺寸的比较
截面
车型Ⅰ
１．２ Ｂ 柱结构的主要性能
方面构成。 主要布置 的 输 入 包 括：分 缝 完 全 的 汽 车 初
步造型面（Ｃｏｎｃｅｐｔ Ａ Ｓｕｒｆａｃｅ，ＣＡＳ）数 据 输 入； 前门锁扣及门锁 开 关 等 数 据 输 入；后 门 铰 链、限 位器数据输入；隔 音 降 噪 布 置 要 求；内 饰 及 附 件 安装方式要求；电 器 件 装 配 及 安 装 方 式 要 求；密 封系统安 装 及 密 封 间 隙 要 求；前 排 人 体 特 别 是 头部的布置要求。
汽车发动机连杆轻量化设计研究
汽车发动机连杆轻量化设计研究汽车发动机连杆轻量化设计研究引言汽车发动机作为汽车的心脏，承担着转换能量和驱动汽车运行的重要功能。
在发动机的设计中，连杆作为一个关键部件，在发动机的运转过程中承担着极其重要的作用。
本文将从汽车发动机连杆的轻量化设计入手，探讨其对汽车发动机性能和效率的影响。
一、轻量化设计的定义和意义1. 轻量化设计的概念轻量化设计是指在满足产品性能、寿命、安全和成本等综合要求的前提下，以减轻产品自重为目的，采用新的材料、新的结构和新的工艺等手段，达到减轻产品质量的目的。
2. 轻量化设计的意义轻量化设计可以显著减少汽车部件的质量，降低汽车自身的重量，提高汽车的燃油经济性和动力性能，减少对环境的影响，同时也符合节能和减排的国家政策。
轻量化设计对于汽车的性能改进和环境保护具有重要的意义。
二、发动机连杆轻量化设计的技术要点1. 材料的选择发动机连杆的轻量化设计首先要选择合适的材料。
一般来说，铝合金、镁合金和钛合金都是常用的轻量化材料。
这些材料具有优异的比强度和比刚度，可以在减轻连杆质量的同时保证其强度和刚度。
2. 结构的优化发动机连杆的轻量化设计还需要对其结构进行优化。
通过采用空心结构、椭圆形截面等设计手段，可以在保证连杆强度的前提下减少其质量，达到轻量化的效果。
3. 工艺的改进传统的连杆制造工艺一般采用锻造和机加工，这种方式存在浪费材料和能源的问题。
而采用先进的成型工艺，如压铸、粉末冶金等，可以有效降低原材料的消耗，实现连杆的轻量化设计。
三、发动机连杆轻量化设计的影响1. 性能提升轻量化设计可以显著减少连杆的质量，降低发动机的整体质量，提高发动机的功率重量比，从而提升汽车的加速性能和燃油经济性。
2. 热效率改善减轻连杆质量可以减少发动机的惯性负荷，降低摩擦损失和热损失，提高发动机的热效率，减少燃油的消耗，降低尾气排放。
3. 减少振动和噪音轻量化设计可以改善发动机的平衡性和稳定性，减少发动机的振动和噪音，提高汽车的乘坐舒适性。
重型载重汽车车架轻量化设计研究
重型载重汽车车架轻量化设计研究一、概览重型载重汽车作为现代运输行业的重要支柱，其性能与效率直接影响到物流运输的成本与速度。
而车架作为重型载重汽车的核心部件，其重量不仅关系到整车的燃油经济性、动力性，还直接影响到汽车的安全性能。
车架轻量化设计成为提升重型载重汽车性能的重要途径，也是当前汽车制造业研究的热点之一。
车架轻量化设计的核心在于通过优化结构和材料选择，减轻车架的重量，同时保证车架的强度、刚度和耐久性。
这需要对车架的受力情况、材料性能以及制造工艺进行深入的研究和分析。
随着科学技术的不断进步，新型材料如高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等的应用为车架轻量化设计提供了更多的可能性。
在车架轻量化设计过程中，除了考虑材料的选用外，还需要对车架的结构进行优化设计。
通过合理的结构设计，可以减小车架的截面尺寸和厚度，进一步降低车架的重量。
还需要考虑车架与发动机、底盘等部件的连接方式和配合关系，确保整车的稳定性和安全性。
车架轻量化设计还需要考虑生产工艺和制造成本。
在满足性能要求的前提下，应尽量采用简单易行、成本较低的制造工艺和材料，以降低整车的生产成本，提高市场竞争力。
重型载重汽车车架轻量化设计是一个涉及材料、结构、工艺等多方面的复杂问题。
通过深入研究和分析，采用合理的设计方法和手段，可以实现车架的轻量化，提高重型载重汽车的性能和效率，为物流运输行业的发展做出贡献。
1. 重型载重汽车在社会经济中的地位与作用重型载重汽车作为道路交通的重要载体，在社会经济发展中占据着举足轻重的地位。
它们不仅是货物运输的主要工具，还是基础设施建设、物流运输、农业生产等领域不可或缺的力量。
随着全球经济一体化的加速推进，重型载重汽车的需求日益增长，对社会经济的发展起着重要的支撑作用。
重型载重汽车在货物运输中发挥着关键作用。
无论是长途运输还是短途配送，重型载重汽车都能以其强大的承载能力和稳定的性能，确保货物安全、高效地到达目的地。
在国际贸易中，重型载重汽车更是扮演着重要角色，它们穿梭于世界各地的港口、仓库和物流中心，将货物运送到各个角落，为国际贸易的繁荣做出了巨大贡献。
汽车b柱加强板碳纤维设计浅析
车辆工程技术57车辆技术汽车B 柱加强板碳纤维设计浅析杜治雄,王 泽,王旭东,朱光辉（众泰汽车工程研究院,杭州 310018）摘 要：采用碳纤维复合材料替代钢材，通过结构拓扑优化对B 柱加强板进行轻量化设计，与传统钢件相比重量减轻1.183Kg，减重55%，同时采用CAE 仿真碰撞分析，CAE 分析结果与实际基本相符，满足产品设计要求。
文中以众泰汽车某SUV 车型为例，简单介绍了B 柱加强板设计方法。
关键词：轻量化；碳纤维；B 柱加强板0 引言 目前汽车工业的发展面临着三大主题：节能、环保和安全。
汽车轻量化是节能减排的重要方法和途径，汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用，其中轻量化材料的使用是车身减重的主流方式。
本文通过采用碳纤维复合材料取代钢材，对车身B 柱加强板进行材料替换和结构集成再设计，利用拓扑优化技术优化设计碳纤维B 柱总成，并通过Nastran 软件优化碳纤维在零件中的取向分布，减少零部件变形，得出最优的碳纤维B 柱加强板结构。
1 材料及生产工艺选择 由于碳纤维存在横向及纵向两个方向弹性模量，无法按等刚度替换来计算碳纤维料厚，暂按横向模量计算，碳纤维料厚初步按t ≈1.7T （t 为碳纤维零部件厚度，T 为钣金件零件厚度）定义；考虑零件屈服，碳纤维屈服完全大于钢材，初步采用T300的碳纤维原材料。
经调研目前碳纤维零件在车身上的常规连接主要采用的是胶粘+铆接的连接方式，经试验分析，选取常温固化的双组份胶及普通铆接螺钉进行连接。
2 碳纤维结构优化分析 通过将B 柱加强板中的支撑板替换为碳纤维零部件后，在达到相同侧撞性能时，以此来分析碳纤维的减重效果。
依据B 柱结构，复合B 柱加强板包括1#钣金加强板、3#小支架及2#的复合材料的内加强板。
其中采用壳单元进行模拟，网格尺寸为5mm，使用Nastran 软件进行分析求解。
图1 B 柱结构模型 将B 柱总成，金属和复合材料力学性能代入Nastran 软件，对各种方案的自由模态、轴向压缩、后向弯曲、侧向弯曲、3点弯工况等5种状态进行对比分析，以得出最优方案。
车身薄壁梁结构刚度特性的仿真研究
车身薄壁梁结构刚度特性的仿真研究随着汽车行业的快速发展，车身结构设计成为自动化工程领域的热门话题之一。
车身结构对汽车的轻量化、环保、节能、安全等方面有着非常重要的作用。
其中，车身薄壁梁结构是目前较为流行的一种结构形式，经过多年的技术积累和工艺改进，其性能不断得到优化和提升。
车身薄壁梁结构的特点是通过大量的细长梁件将车身封闭起来，从而达到大幅度减少车身重量的效果。
然而，在降低车身重量的同时，车身的刚度也会相应地下降。
因此，对于这种车身结构，刚度特性的仿真研究显得尤为重要。
对于车身薄壁梁结构的刚度研究，可以采用有限元分析方法进行仿真计算。
通过数值模拟，可以对车身结构的刚度特性进行精确的分析和预测，从而实现结构的优化设计。
具体步骤如下：1. 建立分析模型首先，需要建立车身薄壁梁结构的有限元分析模型。
这个模型应该包含车身的全部细节，如车身框架、车身板材、梁件以及连接结构等。
然后，需要对模型进行网格划分，使得模型能够进行数值计算。
2. 确定边界条件为了计算车身的刚度特性，需要设定合适的约束和荷载条件。
常见的边界条件有固定支撑和滚动支撑。
而荷载条件则可以包括静载和动载，其中动载往往是更为复杂的情况。
3. 进行数值计算在确定边界条件以后，便可以进行数值计算了。
通过求解有限元方程组，可以得到车身在不同状态下的形变和应力分布。
这些分析结果能够反映车身结构的刚度特性，从而帮助设计师评估结构的性能。
4. 评估分析结果基于仿真分析结果，可以对车身结构进行刚度特性的评估。
评估结果可以用于指导设计师进行结构优化，包括模型的拓扑结构、材料选择和加强结构设计。
总之，车身薄壁梁结构的刚度特性对于汽车的轻量化和安全性有着非常重要的作用。
通过有限元分析方法进行仿真计算，能够精确地预测车身结构的刚度特性，为车身设计提供重要的指导。
因此，这种方法在汽车工程领域的应用前景非常广泛。
除了刚度特性，车身薄壁梁结构的设计还需要考虑其在碰撞等工况下的安全性能。
P026 - 基于灵敏度分析的某型SUV白车身的轻量化设计研究
关键词: 模态， 白车身，
铰接点刚度， 灵敏度， 优化设计
Lightweight Optimal Design about BIW of a Car Based on Mode Qian Demeng Liang Lin Fu Wei DING Xi-xing (Mechanic and Automobile Institute of HeFei University of Technology, 230009) [Abstract] The kind of finite element model of the BIW of a car is established in this
类别：产品研发
s.t.: C1 fre8 [29] 0
C 2 fre10 [32.17] 0 C 3 fre11 [37.37] 0 C 4 fre12 [44] 0
按照以上的抽象模型形式，白车身优化模型构造如下： minF(x)=W1（x）+ W2（x）+ W3（x）+ … X={t1,t2,t3,…} s.t.: C1 fre8 [29] 0
图4
设计变量
Fig.3 the design variables
同时，还必须根据实际情况为每个设计变量确定合理的上下限，由于是轻量化设计，所 以，把每个设计变量优化前的厚度定为上限，变化区间为 0.2～0.3mm。 （3）状态变量及约束函数 为了保证优化后白车身的模态性能不会降低，根据自由模态分析结果确定如下约束条 件：
2 白车身结构轻量化设计模型 2.1 结构分析模型
轿车是由板金结构组成的，采用大小为 10mm 的三角形和四边形壳单元来模拟，每个节 点 具 有 六 个 自 由 度 ， 即 沿 坐 标 轴 的 位 移 自 由 度 UX,UY,UZ 和 绕 坐 标 轴 的 转 动 自 由 度 ROTX,ROTY,ROTZ； 用体单元模拟粘胶，用 hex 模拟焊点，得到图 1 所示的白车身结构有限
汽车B柱轻量化设计及碰撞分析
现状
热成型高 增加重量 强 度 钢 板 ／ ｋ ｇ
＋０． ５ ３
Ｂ ３ ４ ０ ／ ５ ９ ０ Ｄ Ｐ ２ ２ Ｍ ｎ Ｂ ５
１ ． ２ １ ． ４
因此通过优化 Ｂ柱强度而使侧 围达到了合理的变 形模 式 和侵入 速 度 、 侵人量 ， 从 而 有效 改 善 侧 面 碰
ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｏ ｅ ｎｓ ｕ ｒ ｅ ｐａ ｒ ｔ ｓ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ． Ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ．
１ Ｂ柱 特点 与性 能要 求
Ｂ柱 位 于 前 门和 后 门 之 间 ， 是 重 要 的 承 力 构 件， 不 仅 要保 证 前 车 门在 承 受 一 定 冲 击 下 能 够 打 开， 同时 作为 前车 门锁 扣 、 后 车 门铰 链 及 前 排 安全 带卷 收器 和 高 度 调 节 器 的 安 装 部 位 ， 必 须 具 有 较 高 的强度 和 刚度 。Ｂ柱 的整 体 形 状 必 须 呈 曲 面状 态， 与车 身外 形保 持 一致 。 Ｂ柱 零 件 的结 构 特 点 是 成 形 深 度 较 大 、 零 件 截 面变 化 比较 复 杂 、 成 形 件 底 部 的高 度 存 在 较 大
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３—１ １ —０ ６ 为上海市科学技术委员会项 目支持课题（ 编号 ： １ ２ Ｄ Ｚ １ ２ ０ ４ ０ ０ ０ ） 。
热成型件在铝车身B柱总成的应用
热成型件在铝车身B柱总成的应用Ouyang Weigang【摘要】一款新能源铝车身开发过程中,热成型B柱总成结构应用替代铝材B柱结构,通过对整车侧碰CAE过程分析,通过对逐步满足侧碰分析目标.热成型材料因其可以利用单件热成形零件取代多层焊接结构,在汽车车身制造中应用越来越广泛.热成型零件的断面结构,是其能否达到高强度与轻量化两方面要求的关键.采用热冲压成型技术制得的冲压件屈服强度可高达1200MPa,且高温成型几乎没有回弹,具有成型精度高、成型性好等突出优点,因此引起业界的普遍关注并迅速成为汽车制造领域内的热门技术,广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C 柱、中通道等车体结构件的生产.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】5页(P164-167,175)【关键词】热成型工艺;侧碰;刚度;B柱【作者】Ouyang Weigang【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U462基于环保和节能的考虑，整车轻量化已经成为汽车行业发展的趋势和潮流。
轻量化是指在保证汽车安全性能要求的前提下，尽可能地降低汽车的重量，比如整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；从而达到提高汽车的动力性、经济性，减少燃料消耗，降低排气污染。
考虑该新能源车要满足18版CNCAP 5星要求，B柱总成使用铝板和型材结构，难以满足侧碰要求，选择使用热成型件总成，来满足相关目标要求。
目前传统车身安全件普遍采用1000~1500 MPa级的超高强零件，但是高强度钢板强度越高，成形性越差，尤其是当钢板强度达到1200MPa时，常规的冷冲压成形工艺几乎无法成形。
热成型技术的采用可以很好地解决超高强零件的成型问题。
使用热成型B柱结构，要解决和铝骨架车身的连接，同时通过CAE碰撞分析，来完善和解决热成型B柱的目标达成问题。
19世纪中期，瑞典SSAB公司研发出了第一代热轧与冷轧含硼钢；20世纪70年代，热成型工艺首先在瑞典得到开发并取得专利。
混合动力客车车身骨架轻量化设计
将车身上骨架分为2组(S1~S2)，车架分为15组(S4~S18), 地板分为16组(S19~S33)，共33组变量。
3.2客车车身骨架结构灵敏度分析
通过灵敏度分析可以得到客车车身骨架结构目标响应对各 个设计变量的敏感程度，从而进一步得到对车身结构性能不敏 感，但对车身质量敏感的构件，对其进行优化,提高优化效率，缩
3.2.2相对灵敏度分析
通过上文可得到各个变量弯曲刚度K”扭转刚度K” 一阶扭 转频率F,和质量M的灵敏度。由于量纲不同,各个指标的灵敏度 差异很大，没有可比性，所以对其进行量纲化及归一化处理后得
到相对灵敏度值，如表3所示。
表3相对灵敏度值 Tab.3 Relative Sensitivity Value
机械设计与制造
223
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Key Words:Relative Sensitivity； Multi-Objective Optimization； Finite Element； Lightweight
1引言
汽车能源和排放是人们关注的焦点，而汽车进行轻量化设 计对于节省能源，减少排放，保护环境具有重大意义。近20年 来，国外乘用车每十年减重(8~9)%,商用车减重(10~15)%[11,而 我国自主品牌的汽车整备质量则明显高于国外同类型汽车。唐 唯伟等将纯电动客车车身骨架作为研究对象,对两种典型工况下 车身的强度、刚度及模态进行仿真分析，采用尺寸优化的方法，得 到了车身性能更好,质量更轻且结构更加合理的客车模型知文 献pi基于四种工况下的有限元分析及全铝车身拓扑优化,对全铝 车身结构进行改进,取得的较好的轻量化效果;文献4研究了某轻
电动汽车电机壳体轻量化研究
Research on the Lightweight of Electric Vehicle Motor Housing Hou Qianhe Ding Dianyong Bai Xin Han Jiawei Huang Hanzhang Dong Xiaowu
A b s t r a c t ：This paper is oriented to the research on the lightweight of electric vehicle motors,taking a motor-driven electric vehicle as the target object,investigating the technical path of the motor lightweight,analyzing its feasibility,and carrying out the lightweight design of the electric vehicle motor housing,and providing a technical reference for the lightweight of electric vehicles and theoretical support. This paper analyzes and evaluates the strength of pure electric vehicle motor housing under 6 different working conditions. Using Hypermesh,Optistruct and other software,and the topology optimization methods,the pure electric vehicle motor housing is optimized to ensure that it is in different conditions. Under the operating conditions,the strength meets the requirements of use,and the design goal is to reduce the quality of the motor housing to improve the energy efficiency of electric vehicles. The results show that the quality of the motor housing after optimization has dropped by 12.3% compared to before,which provides experience for the optimal design of the motor housing of electric vehicles.
轿车B柱耐撞性与轻量化优化设计研究
轿车B柱耐撞性与轻量化优化设计研究作者：湖南大学谭耀武杨济匡王四文摘要：为了在提高轿车侧面碰撞中B柱耐撞性能的同时减小B柱的质量以实现车身轻量化，对某车侧面碰撞的安全性能进行了有限元分析。
针对在侧面碰撞中B柱腰线处侵入量和侵入速度过大、B柱结构中加强板数目较多及超重等问题，采用拼焊板结构对B柱外板进行了改进设计。
在兼顾耐撞性与轻量化的前提下，使用正交试验设计和多目标遗传算法对拼焊焊缝的位置以及各部分的厚度进行优化。
通过优化设计，改善了B柱在侧面碰撞中的变形模式。
B柱最大侵入量减小了10%，腰线处侵入量和侵入速度分别减小了18%和12%，质量减小了18%。
结果表明，在B柱上使用拼焊板结构并进行优化设计能够有效地平衡耐撞性和轻量化的要求。
关键词：耐撞性；轻量化；B柱；优化设计引言由于安全法规和市场对汽车碰撞安全的要求不断提高，传统车身的质量将有可能越来越大，但同时，车辆轻量化又是实现车辆燃油经济性的重要措施[1]，因此，在车身设计和改进时兼顾耐撞性和轻量化这两个相互矛盾的要求已经成为了当今汽车工业界研究的热点问题。
在影响汽车碰撞安全的关键部件上使用拼焊板是满足这两个要求的有效途径之一[2]。
拼焊板是将两块或两块以上具有不同机械性能、镀层和厚度的钢板焊接在一起所得到的具有理想强度和刚度的轻型板料。
Min等[3]通过材料拉伸试验得出同材料的拼焊钢板与单一钢板的抗拉强度几乎是一样的，即焊接良好的拼焊板的应力应变特性基本不受焊接过程影响，因此可以认为拼焊钢板的碰撞性能也不受焊接过程的影响。
拼焊技术在汽车工业界受到普遍关注并得到了广泛应用，但是其设计主要依赖专家经验或是以参照已有的拼焊板结构为主，只有少数学者进行了一些定量的研究。
Shin等[4]、Lee 等[5]、Zhu等[2]、Song等[6]在车门设计中使用了拼焊板，并分别进行了一系列优化。
杨雨泽等[7]使用拼焊板对某车前纵梁进行了改进设计，并对各块差厚钢板的材料等级及厚度进行了正交试验优化。
基于热成形技术的B柱优化设计
基于热成形技术的B柱优化设计陈诗雨;李红;汤湧【摘要】本研究对B柱与B柱加强板进行优化设计,应用热成形B柱代替原方案的冷成形B柱,同时优化B柱加强板.通过分析发现,应用热成形技术的方案不但碰撞安全性能得到提高,并且达到轻量化效果.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)019【总页数】3页(P178-180)【关键词】热成形;B柱;汽车轻量化【作者】陈诗雨;李红;汤湧【作者单位】华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110005;华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110005;华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110005【正文语种】中文【中图分类】U465前言汽车轻量化技术作为降低油耗、减少排放的重要途径之一，已成为汽车技术研究的重点[1,2]。
汽车车身设计在实现轻量化的同时，必须保证安全性能。
热成形零件因其具有较高的强度，在保证安全性能的同时，可以达到减重的效果，目前已有广泛的应用[2-4]。
本研究在原有的设计基础上，通过热成形B柱代替原设计方案的冷成形B柱，同时优化加强板，探究安全性能和轻量化效果。
1 热成形技术热成形技术是将钢板置于加热炉中加热一定时间，使其奥氏体化，而后转移到带有冷却系统的模具中冲压成形、模内淬火，最终得到组织为马氏体，抗拉强度可达1500MPa的超高强度零件[5,6]。
通过对近年来欧洲车身年会各车型用材情况的调研，车身上应用热成形的零件主要有A柱、B柱、顶盖侧边梁、车门防撞梁、中通道加强件等零件。
2 B柱设计方案在乘用车发生侧面碰撞过程中，车身B柱是重要的承载部件。
B柱的变形模式和能量吸收对其侵入量和侵入速度有重要影响，并最终对乘员的安全性有重要影响[7,8]。
2.1 冷成形B柱方案2.1.1 冷成形B柱方案的结构与材料情况图1 冷成形方案B柱及加强板根据车型结构要求，设计了B柱和B柱加强板，其结构及材料等情况如图1所示。
所应用材料的力学性能如表1所示。
B柱和加强板均通过冷冲压方式成形。
基于某微车顶压工况下B柱轻量化优化设计
基于某微车顶压工况下B柱轻量化优化设计刘昌业;莫易敏;梁永彬;王峰;沈鹏;谢业军【摘要】The finite element model of a micro-car w as established to calculate the roof compressive strength.The contribution value of the B-pillar was the largest through the sensitivity analysis of the key structure under roof pressure.Choosing the thicknesses and materials of the inner,outer and re-inforcing plates of B-pillar as the design variables,the sample space was designed by the optimal Latin hypercubesampling.According to the multi-objective optimization NSGA-II algorithm,the optimal design was carried out and the optimal scheme was verified.The simulation results show that the weight of the B-pillar is reduced by 3.1 kg(reduced by 20.4%),the maximum load of the rigid wall is 46.6 kN(increased by 10.4%),and the displacement under the force of three times of equipment quality is 45.5 mm(reduced by 32.1%),w hich improves the roof compressive strength effectively. And the lightweight design of B-pillar is also achieved.%建立某微车整车有限元模型,进行顶部抗压强度仿真模拟分析.通过顶压关键结构灵敏度分析,得出B柱贡献值最大;选取B柱内板、外板、加强板的厚度与材料作为设计变量,利用最优拉丁超立方采样进行样本空间设计.根据多目标优化NSGA-II算法进行目标优化设计,并对最优方案进行验证.仿真结果表明,B柱质量减少3.1 kg(降低20.4%),刚性墙最大载荷为46.6 kN(提高10.4%),3倍装备质量力下位移45.5 mm(下降32.1%),有效提高车辆顶部抗压强度,同时实现B柱轻量化设计.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】4页(P181-184)【关键词】车顶强度;有限元仿真;FMVSS216a;轻量化;NSGA-II【作者】刘昌业;莫易敏;梁永彬;王峰;沈鹏;谢业军【作者单位】上汽通用五菱汽车有限公司,柳州 545007;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701;上汽通用五菱汽车有限公司,柳州 545007;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701;武汉理工大学机电工程学院,武汉 4300701【正文语种】中文【中图分类】U4670 引言相比于正面碰撞事故，汽车翻滚事故的发生概率较低，但翻滚事故中车辆变形大，事故伤亡率极高，会出现群死群伤的情况.汽车车顶抗压强度分析实验通过有限元分析考核汽车车顶强度、检验汽车是否有足够的强度来抵御大变形的发生，以确保车内乘员的安全[1].本文沿用文献[4]中单侧加载，通过仿真与实验结果验证有限元模型的可靠性.通过顶压仿真结果，对个关键支撑结构进行顶压灵敏度分析，得出顶压工况下各关键结构影响主次.利用最优拉丁超立方采样进行变量样本空间的设计，根据多目标优化NSGA-II算法进行目标优化设计[2-3].为我国微车安全设计提供参考方向，提高整车顶部抗压强度与安全裕度，保护汽车翻滚过程乘员生存空间，降低乘员损伤.1 仿真与实验对标分析1.1 有限元模型有限元模型是在整车的各个零件的三维模型的基础上，通过HyperMesh软件进行网格划分装配而成，整体包括轮胎、车架、底盘，蒙皮等[4].对于某些内饰部件、车窗、后排座椅等不进行详细建模，而是采用质点进行等效配重的方式将其分布在其对应的几何位置的中心上；由于发动机、变速箱等部件在试验中不变形，因此建模时设置成刚体[5-7].将整车底部进行平整刚性约束.在车身左右两侧侧围、门槛,以及大梁下部给整车Z向施加约束，每侧3处，共6处；同时在右侧给整车施加Y向约束.1.2 仿真与实验对标仿真与实验顶部加载载荷-位移曲线见图1.由图1可知，仿真与实验载荷-位移曲线结果相接近，两者曲线变化趋势基本保持一致.加载载荷达到整车装备质量力的3倍(37.10 kN)时，刚性墙位移分别为67.0 与75.0 mm，皆符合法规要求.但车身结构最大承受力分别为42.20与42.92 kN，与3倍装备质量力接近，安全裕度不足，需进行一定优化.图1 仿真与实验载荷-位移曲线关键结构会发生变形，由各变形部位可知，顶盖、A柱、B柱、门框变形变形量较大；顶盖侵入生存空间，B柱有明显的折弯变形，前门门锁处至门上沿处之间变形很大，前门与滑移门位置出现明显裂缝.仿真与实验载荷位移曲线趋势、最大加载载荷基本一致，关键结构变形趋势基本一致.综上，顶压仿真结果可靠性与准确度较高，该微车有限元模型得到验证.2 各关键结构灵敏度分析通过顶压仿真与实验载荷-位移曲线与变形结果分析可知，顶压工况下，顶盖关键支撑结构分别为：B柱、A柱、顶盖横梁、上边梁,因此,选取上述关键结构厚度(±30%)作为变量(这里不再进行描述)，以载荷-位移曲线为目标，分析各结构在顶压工况下灵敏度.车顶载荷与位移均值与极差分析见图2.由图2可知，B柱对车顶强度贡献值最大.图2 B柱关键结构灵敏度分析3 B柱轻量化优化设计3.1 实验设计设计变量是优化设计过程中改变的参数，即为优化研究对象的相关物理量，本文优化研究对象为车身关键结构，设计变量为B柱内板、外板、加强板结构的厚度与材料.综合考虑关键结构的初始厚度、周围结构尺寸、原始冲压钢板厚度等因素，确定各部件厚度的上限值和下限值，以及材料具体情况.表1～2为变量设计情况. 表1 实验设计变量 mm序号名称变量初始值下限值上限值1B柱外板X10．80．61．02B柱内板X21．00．81．23加强板X31．21．01．4表2 材料设计变量 MPa序号名称屈服强度抗拉强度(不小于)1B280VK280～4204402H340LAD340～4204103DP590340～5005904DP780400～5907805B1500HS120015003.2 最优拉丁超立方采样拉丁超立方设计(latin hypercube design,LHD)方法能够随机抽取规定个数的若干样本点，并且能够保证每一个因子的每个水平只出现一次.然而拉丁超方采样存在的不足是该方法只能在一维空间中保证样本点的均匀性.最优拉丁超立方设计(optimal latin hypercube design,Opt LHD)针对这一缺陷进行改进，能够在高维度超立方体上取得较好的分布均匀性.鉴于最优拉丁超立方设计多维度样本分布均匀的优势，利用ISIGHT软件DOE实验设计模块，选择Opt LHD采样方法对设计变量进行抽样.抽取了60个样本点，并利用LS-DYNA软件对60个样本点进行了计算，分别得到60个样本点的载荷峰值和质量.4 构建代理模型4.1 多项式响应面多项式响应面模型(response surface methodology,RSM)是利用多项式函数拟合设计空间的模型.该代理模型可以在局部范围内精确地将复杂的多维度工程问题模拟成多项式函数.在多项式响应面模型中，对于变量维度不高的问题而言，高阶的响应面并不意味着更高的精度，反而会导致需要的实验次数增多.因此，工程问题中通常不选用三阶及以上的响应面模型进行拟合.本文中对刚性墙最大载荷选用二阶响应面模型来近似拟合，而对B柱质量选用一阶响应面模型进行拟合即可.ISIGHT软件中能够使用的响应面模型有1～4阶响应面模型[8-9]，因此，以三个部件的材料及厚度作为输入，以B柱质量与刚性墙最大载荷为输出，分别建立响应面代理模型.所得结果为mass=0.034+15.126×x(1)-0.012×x(2)+2.622 1×x(3)+0.001×x(4)+0.329×x(5)-0.001×x (6)(1)F=6.514+1.157×x(1)-1.599×x(2)+38.049×x(3)+0.604×x(4)+23.697×x(5)-0.874×x(6)-6.745×x(1)×x(1)+0.004×x(2)×x(2)-13.079×x(3)×x(3)-0.065×x(4)×x(4)-9.001×x(5)×x(5)-0.008×x(6)×x(6)+1.571×x(1)×x(2)+3.611×x(1)×x(3)+1.493×x(1)×x(4)+1.793×x(1)×x(5)+1.936×x(1)×x(6)+0.511×x(2)×x(3)+0.078×x(2)×x(4)-0.385 3×x(2)×x(5)+0.119×x(2)×x(6)-0.995×x(3)×x(4)-1.460×x(3)×x(5)-1.011×x(3)×x (6)-0.034 1×x(4)×x(5)-0.045×x(4)×x(6)+0.210×x(5)×x(6)(2)4.2 代理模型精度响应面模型的拟合精度通常用决定系数R2和调整决定系数来进行评价.通过使用响应面模型对B柱质量以及刚性墙最大载荷进行非线性近似逼近，并进行拟合精度检查得到的R2及见表3.由表3可知，响应面模型精度得到保证，与原始模型误差较小.表3 响应面精度检验表响应R2R2adjB柱质量0．9990．999最大载荷0．9770．9645 多目标优化5.1 NSGA-Ⅱ算法优化NSGA-Ⅱ算法采用拥挤度比较算子，使准 Pareto 域中的元素能延伸到整个Pareto 域，与此同时，它还引入了精英策略，扩大了采样空间，保证了种群多样性的同时，防止最佳个体的丢失.因其算法的运算速度快和鲁棒性好等优点，成为其他多目标优化算法的标杆.该优化问题是一个多目标优化问题，每个子目标均受其他子目标影响.B柱质量向理想位置的改变可能会导致刚性墙载荷分布于较差位置.因此在此类问题中，往往不存在绝对最优解，但可以通过设置外部储备集大小来输出有限个具有代表性的非劣解为决策者提供较好的优化方案，再由决策者通过实际工程需要综合考虑并确定最终优化方案.该问题数学模型定义为(3)式中：F为刚性墙最大载荷；mass为B柱质量为对应部件厚度上下限；j为五种不同材料编号.5.2 优化结果根据数学模型，利用NSGA-Ⅱ算法，采用自编的MATLAB代码进行寻优.该算法参数设置外部储备集为100，迭代代数设置为500代，快速地找出了Pareto前端.见图3.图3 NSGA-Ⅱ算法Pareto前沿得到Pareto前端之后，可以发现，在非劣解解集中，所有质量小于15.22 kg的点均能支配原始方案.决策者可以根据关注目标的权重以及其他工程因素综合考虑，并选取最终优化方案.在本优化问题中，由于考虑到轻量化的设计要求，最终优化方案的质量不能高于原始方案.与此同时，在非劣解集中质量较低的方案所使用的材料均为成本较高的B1500HS，综合考虑材料成本、载荷要求及轻量化等因素，选取最终优化方案，并与原始方案进行对比，见表4.表4 初始结果与优化结果对比外板厚度/mm外板材料内板厚度/mm内板材料加强板厚度/mm加强板材料质量/kg载荷/kN优化0．6B280VK1DP7801．2B280VK12．748．2初始0．8BLC⁃FB⁃D1BLC⁃FB⁃D1．2B280VK15．242．2增减幅/%-16．4+14．2根据代理模型计算优化后质量减少了16.4%.与此同时，最大载荷提高了14.2%.将优化结果进行仿真模型修改，对优化后的结果进行仿真验证，仿真结果如下：B柱整体质量减少3.1 kg(降低20.4%)，最大载荷46.6 kN(提高10.4%)，三倍装备质量力下位移45.5 mm(下降32.1%).较优方案的优化与仿真结果对比见表5.响应面模型与仿真结果之间的误差均小于±5%，优化结果可靠.图4为较优方案与原始方案下刚性墙载荷位移曲线.表5 较优方案的优化与仿真结果对比质量/kg载荷/kN优化结果12．748．2仿真结果12．1146．6相对误差/%+4．6-3．3图4 优化前后载荷-位移曲线对比6 结论1) 基于FMVSS 216a法规的定顶压试验与仿真实验，汽车主要受力变形部位为顶盖，A柱、B柱、上边梁以及前车门，设计此类汽车结构时，应该着重考虑以上部位的强度设计.2) 顶压工况下，选取B柱、A柱、顶盖横梁、上边梁进行灵敏度分析，仿真结果表明各关键结构贡献值为：B柱>A柱>顶盖横梁>上边梁.即B柱贡献值最大，仿真与实验中B柱折弯变形最大，情况一致.3) 通过改变B柱内板、外板、加强板的厚度与材料作为设计变量，利用最优拉丁超立方的方法进行设计变量样本空间的设计.根据多目标优化NSGA-II算法进行目标优化设计，使B柱质量减小的同时满足顶压要求，实现B柱轻量化设计.代理模型与仿真模型结果误差在5%以内，优化结果可靠.选取较优方案下：B柱整体质量减少3.1 kg(降低20.4%)，最大载荷46.6 kN(提高10.4%)，三倍装备质量力下位移45.5 mm(下降32.1%).参考文献[1] 潘锋,朱平,章斯亮.轿车车顶压溃仿真与结构耐撞性研究[J].中国公路学报,2010(3):108-114.[2] 徐增密,刘立忠,申国哲,等.基于响应面和Kriging代理模型的汽车B柱优化设计[J].汽车术,2012(4):39-43.[3] 赖宇阳.Isight参数优化理论与实例详解[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012.[4] FMVSS 216a. 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谈车身B柱的轻量化设计胡启新重庆长安汽车股份有限公司、汽车工程研究总院[摘要]：车身B柱是车身上关系碰撞、车身刚强度的重要结构件。
在设计车身B柱时，根据造型输入设计断面结构，再绘出3D数据，并进行同步分析考虑满足车身的各项性能。
通过分析车身B柱不同的结构设计、制造方式，为车身B柱的轻量化设计提供借鉴意义。
主题词：车身B柱冷冲压热成型超高强度钢板Design BIW’s B-pillar for reduce the autobodyHu QixinChangan Auto Global D&R Center of Changan Automobile Co Ltd, Chongqing China [Abstract]: The car body B-pillar is the important structure about the collision and the car body stiffness strength. In the design of the car body b-pillar, it’s the first to input design cross-section structure according to the modeling and then plot the 3D data and do the synchronization analysis considering the needs of the car body properties. By analyzing the different structure of the car body b-pillar design and manufacture, it can provide referential significance for the car body lightweight.[Keyword]: B-pillar Cold stamping Hot stamping Ultrahigh strength steel.1、引言在高速发展的今天，汽车成为人们必不可少的代步工具。
随着汽车在日常生活中的普及，汽车的安全问题也越来越受到消费者的关注。
而汽车的全性能不仅仅体现在安全气囊、ABS等配置上面，还体现在白车身的结构上，其中骨架梁、立柱的设计在车身设计中尤为关键，直接决定了汽车的刚度、强度。
与此同时，为了满足节能减排的需要，车身进行轻量化研发，高强度钢板得到了广泛应用。
但是随着高强度钢板强度的提高，其冲压成形性能降低，强度越高，成形难度越大，尤其是当屈服强度超过1000MPa时，一些形状复杂的零件，常规的冷冲压工艺几乎无法成形。
因此针对超高度钢板的热成形技术得到了广泛应用。
车身B柱在设计时通常采用高强度钢板，为了尽可能提高车身B柱的安全性，兼顾轻量化，采用超高强度钢板进行热冲压成形在国外已经得到普遍应用。
2、车身B柱的概述2.1概念：车身B柱，又叫中立柱，在乘员舱的前排座椅和后排座椅之间，就是两侧两扇门之间的立柱。
从内侧看前排座椅的安全带就安装在车身B柱上，从外侧看后车门通过铰链、限位器也安装在车身B柱。
2.2性能及作用车身B柱的外形多为“工”字形，断面形状为封闭的型腔，有与周边零件搭接的翻边。
车身B柱上端与车顶纵梁进行焊接，车身B柱下端与车辆门槛加强件进行焊接，从车顶延伸到车底部，有一定的强度和刚度，以保证白车身扭转、模态的要求。
同时车身B柱是车辆侧面碰撞中一条主要垂向传力路径，车身B柱的变形模式以及吸能效率将直接影响到整个车辆侧面结构的变形模式。
在侧面碰撞中，车身B柱变形时车顶纵梁和车辆门槛能够分别提供上部和下部支撑，降低车身B柱侵入量和侵入速度，控制乘员舱变形量，从而保护驾乘人员的安全。
车身B柱外侧的中部靠下设计有两个车门铰链安装点。
铰链承受后车门的重量，为防止后车门下掉，车身B柱也必须有足够的强度，必要时还要设计增加铰链安装加强件。
在两个铰链安装处中间，设计有车门的限位器安装孔。
限位器安装位置需要配合后车门进行设计。
车身B柱的内侧安装有安全带，安全带的固定点设计上要求车身B柱上，必须满足GB 14167—2006《汽车安全带安装固定点》和ECE R14《关于机动车安全带安装固定点认证的统一规定》等法规的安装要求。
3、车身B柱的设计思路3.1断面结构图根据车身B柱设计时的输入：造型效果图和A面Class的输入，绘制车身B柱断面。
根据内外CAS，可以确定后门外蒙皮和前门外蒙皮，B柱内饰板总成的表面，再通过后门铰链其轴线的运动分析确定出车身B空间的位置。
下面图1图1.方案一图例中的件号所示分别为：1.后门框密封条，2.后门内饰板总成，3.后门内蒙皮，4.后门上铰链安装加强件，5.后门密封条总成，6.后门玻璃，7.后门玻璃呢槽，8.后门前滑槽外板，9.车门铰链螺母板，10.后门外蒙皮，11.后车门上铰链总成，12.前门外蒙皮，13.前门内蒙皮，14.前门密封条总成，15.侧围外蒙皮，16. B柱加强件，17. B柱上铰链安装加强件，18. 前门内饰板总成，19. 前门框密封条，20.B柱内蒙皮，21.B柱内饰板总成，22.螺栓，23.螺母，24.B柱上铰链安装加强件加强板3.2工程化产品3D数据以断面图和造型线图为基础，以参考车和竞争车为参照，将钣金件的搭接关系、焊接关系、部件构成等以草图方式表现出设计意图与设计构思。
在工程化阶段以此为参考进行详细的设计。
基于侧面碰撞法规的考虑，车身B柱的设计均带有一定的弧形结构，这个设计主要针对侧面碰撞时车身B柱部分的渗入量问题，要求满足对成员胸腹伤害值THPC规定，必须满足侧面碰撞法规要求。
需要用CAE方法进行具体分析，并进一步优化，绘制出3D数据的轮廓。
根据生产现场制造工序，考虑车身B柱各个零件之间的搭接焊接顺序，尽量避免多层焊接。
在可能产生多层焊或焊接厚度超过4.5mm的位置，开工艺缺口，设计成锯齿边或者设计成波浪边，以焊接工艺性。
车身B柱的各个零件设计时，定位孔一般要求其中一个是圆孔，另一个是长圆孔。
圆孔一般是主定位孔，起限定四个方向两个自由度的作用。
长圆孔是次定位孔，限定两个方向一个自由度的作用。
如果两个定位孔都是圆孔就需要根据焊接工艺确定主次。
定位孔所在型面一般要求是平面，所在部位增加沉台使其不易变形。
两个定位孔之间的距离要尽量大，不小于零件总长度的三分之二。
过孔与定位孔直径不能相等，过孔要比定位孔直径大1～2mm 。
为增加刚强度并控制回弹会在后地板后横梁上设计加强筋，分为角筋、横筋、竖筋。
如图是根据图1断面结构设计出不同的产品3D 数据图2.车身B 柱结构分解图序号 名称 材料料厚重量（Kg）1 B 柱加强件B340/590DP2.0 5.46 2 B 柱上铰链安装加强件 B340/590DP2.0 2.05 3 B 柱上铰链安装加强件加强板 HC280/590DP2.5 1.13 4 B 柱下铰链安装加强件 DC01 1.2 0.09 5 B 柱内蒙皮HC280/590DP1.62.85 6 B 柱安全带调节器上加强件 DC01 1.5 0.08 7B 柱安全带调节器下加强件DC041.50.09B 柱零部件的总重量为11.75Kg 3.3优化结构设计为了对车身B 柱进行轻量化设计,考虑采用超高强度钢板运用热成型制造技术。
首先对断面结构进行优化。
在内外CAS 保持不变的前提下，重新设计断面，分析铰链运动区域。
2322171819202116151413121110090807060504030201 后门铰链轴线（需要运动校核）图3.更改后方案根据断面结构重新设计B柱零部件，并重新选择零件材料图2.更改后的方案所设计的车身B柱结构分解图所推荐选择的材料分别是更改后方案序号 名称 材料 料厚 重量（Kg）1 B柱加强件 B1500HS 1.5 4.452 B柱上铰链安装加强件 B280VK 2.0 0.383 B柱限位器安装加强件 B240ZK 1.5 0.144 B柱下铰链安装加强件 B280VK 1.8 0.385 B柱内蒙皮 B340/590DP 1.0 2.296 B柱安全带调节器上加强件 DC01 1.5 0.097 B柱安全带调节器下加强件 DC04 1.5 0.03B柱零部件的总重量为7.77Kg。
更改后的方案除了零件料厚减薄，还减少了加强件零件的外形结构设计尺寸的大小，以实现轻量化的目的。
经过侧碰CAE分析，车身B柱的侵入量和侵入速度都达到目标值，侧面防护性能良好。
进行车门安装点的刚强度分析也都达到目标，其安装性，能够得到满足。
对各个零件进行相应的冲压成形分析，具制造可行。
3.4制造工艺车身B柱更改前后方案车身重量相差近4Kg，除了零件部件的结构设计不同，车身能实现轻量化的主要原因是B柱加强件选取了超高强度钢板，直接减重约1Kg。
因此两种方案所采取的制造工艺有显著区别。
更改前方案，B柱加强件采取冷冲压成形。
冷冲压是在常温条件下，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分享，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。
B柱加强件采取的冷冲压工艺过程为：拉延——切边冲孔——整形——冲孔侧冲孔，其工装费用约300万元，工装开发周期约3—5个月。
更改后方案，B柱加强件采取热冲压成形。
热成形是热成型技术就是将特定材质的钢板加热到奥氏体温度区间（900℃以上），快速输送到压机上，由模具一次成型，在钢板具有很高延展性的时候进行冲压。
水冷却模具确保专用钢板经淬火后得到马氏体组织，再由激光切割设备加工所需的孔与外形尺寸，使成形零件具有良好的尺寸精度和高达1500MPa的抗拉强度，其工装费用约500万元，工装开发周期约6—9个月。
3.5设计优缺分析车身B柱更改后方案较更改前方案有显著优点：实现轻量化，但是和更改前方案相比较还是各有优缺点。
更改前方案的优点：技术成熟，开发周期短，工装可摊销，开发成本压力小；缺点：成形性相对较差，回弹大，难以控制，焊接工艺复杂。
更改后方案的优点：零件成形性相对好，焊接工艺相对简单；缺点：新兴技术开发周期长，工装一般不全部摊销，开发成本压力相对大，零件表面氧化影响零件表面质量。
4、结束语车身B柱由多件钢板焊接，复杂，重量大，要实现车身轻量化是一个系统工程，要考虑材料、结构设计、制造工艺及设备等各方面要求。
随着汽车制造技术的发展，新技术、新工艺、新材料的发展将改变传统车身B柱的制造方式，除了本文所提到的热成型以外，目前已经有直接采用液压成型的封闭式截面制造车身B柱来实现更高层次的轻量化。
参考文献[1] 《汽车碰撞安全性设计》张金换等编著，——北京：清华大家出版社，2010.2[2] 《汽车车身结构与设计》黄天泽.黄金陵——机械工业出版社。