基于刚度特性的车身结构轻量化研究

基于刚度及模态分析的某微型车车身轻量化设计

基于刚度及模态分析的某微型车车身轻量化设计摘?要通过软件建立起某微型车车身的有限元分析模型，并实施刚度及模态分析。

通过分析轻量化前与后的计算成果，对比可得知，轻量化后的车身刚度和模态在接受的预定值内，是可以满足减轻车身质量的要求。

通过试验验证，轻量化的后有限元分析结论与实车的试验结果有较高的一致性。

关键词刚度；模型分析；微型车；轻量化中图分类号 u463 文献标识码 a 文章编号1673-9671-(2012)052-0230-01经研究分析，汽车燃油的耗损量越大，车身的总质量就越重，反之，汽车燃油的耗损量越小，车身的总质量就越轻。

随着人们的经济水平提高，汽车越来越多，如何降低排放量、节约资源是当前研究的热门，所以这需要到轻量化的车身设计。

当前，市面上大部分轿车的车身结构一般是采用的全承载式车身，因承载式的车身担负了全车所有的扭转和弯曲，所以自身的刚度特征具有十分重要的意义。

在车身轻量化的变化中，假如发现车身的刚度有不同程度的降低，必会引起车身门窗、发动机舱口等形态改变，引发玻璃破碎、车门关闭困难等情况的出现。

这时，低刚度出现伴有低频率，导致结构共振、噪声，会影响到人乘坐的舒适性，不同程度的影响整车的能性。

因此，达到车身的轻量化需满足车身的刚度与模态。

文章是组建有关板壳单元为基本单元的车身有限元分析模型，运用有限元的软件分析某微型车车身的前、后轻量化刚度及模态变化，可以更好地为轻量化作指导。

1 有关刚度与模态的基础理论1.1 刚度扭转的理论分析如果车身受对称垂直的重量时，结构处会出现扭转的情况，致使车身扭曲变形，轴之间的角发生扭转。

说明，结构的变形力度是与所受力、结构扭转及刚度相关。

用公式解释为：车身的结构扭转刚度等于扭矩与轴之间的相对扭转角的比。

1.2 刚度弯曲的理论分析从车身的弯曲刚度能够得出：产生垂直力下的车身是纵向扩展力量，表明出车身的弯曲程度，分析车身纵梁的铅垂直力作用的挠度大小，可以看作弯曲的刚度等于车身弯曲的重量与纵向的弯曲最大值之比。

汽车结构的轻量化设计措施分析

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车汽车结构的轻量化设计措施分析贾朝贝郑州科技学院河南省郑州市 450000摘要：汽车工业要发展，在目前必须要满足环保要求，汽车轻量化设计可实现节能减排，但轻量化设计不是单纯减重，而是要保证安全性能的前提下去减重，因而如何进行轻量化设计值得探索，本文中重点对此进行了分析讨论，探析了目前市面上主流的轻量化设计方法措施，仅供参考。

关键词：汽车　轻量化设计　方法措施轻量化在当前汽车设计制造产业当中是一个比较主流的方向，与新能源车具有相当的地位，在传统发动机技术发展陷入瓶颈，新能源汽车受限于电池的情况下，轻量化成为了一种非常关键的解决手段，通过轻量化来实现节能减排。

但汽车轻量化，不是单纯减轻汽车的重量，而是在减轻重量的同时提升性能，因此分析讨论如何去进行轻量化设计，具有非常典型的价值意义。

1　轻量化设计概述1.1　轻量化产生背景轻量化设计是目前国内外汽车设计制造技术中的主要发展方向之一，与环保和安全具有同等地位，随着人们环保意识增强，汽车工业要发展，必须要走可持续发展道路，而可持续发展显然必须要实现节约资源、减少消耗，对于汽车工业而言，要达到相关要求，已经得到公认的路径包括提高发动机效率、新能源和轻量化。

汽车的节能环保通常情况下是降低油耗或提高燃油效率，降低或者清洁排放尾气。

在提高发动机效率方面，由于传统发动机不管是柴油机还是汽油机，实际上都已经达到了一个相当高的水准，现阶段主要是通过对发动机进行微量调整并利用汽车电子技术来提高发动机的效率，但效果并不是很理想，仅仅只能说达标。

而新能源汽车在环保上的效果最佳，但是问题在于由于电池的限制，新能源车的发展还需要走很长的一段路，而轻量化技术，在保证汽车安全性的基础上去降低汽车的自重来实现能耗的下降，它可以作为提高发动机能效，甚至是新能源车能效的一种基础技术手段，在当前发动机技术、新能源车技术尚未出现巨大突破之前，轻量化将是节能减排的主流技术手段。

车身轻量化系数的决定因素及其优化

车身轻量化系数的决定因素及其优化车身轻量化是汽车行业寻求提高燃油效率、减少碳排放、提高汽车实力和其它有益性能的方法。

车身轻量化对于汽车制造商而言非常重要，在汽车工业中，车身重量是影响燃油经济性的主要因素之一，因此，减少车身重量可以减少燃油消耗，从而减少汽车对环境的污染，促进汽车产业的生态环境。

本文将讨论车身轻量化系数的决定因素及其优化。

车身轻量化是一个复杂的过程，主要涉及的因素包括材料、结构、设计以及性能等方面。

材料在车身轻量化过程中发挥着重要作用。

常见的车身材料包括钢、铝、镁合金、碳纤维强化复合材料等。

钢材作为一种重要的车身材料，应用十分广泛。

钢材密度较大，但强度高，应力应变性能良好，发挥优异的冲击吸能能力。

近年来，许多汽车制造商开始采用轻量化的铝合金材料，用于车身、发动机、传动系等部位的生产。

相对钢及铝合金材料，镁合金具有更轻、更坚硬的优势，但其成本较高、加工难度和腐蚀问题等也要加以考虑。

碳纤维材料以其高强度、高韧性、轻量化等优势成为轻量化领域的重头戏。

除了材料的选择外，车身的结构设计对于轻量化也非常重要。

对于车身结构的设计，可能会影响车身的重量、车辆的稳定性及安全性能。

因此，改善车身结构的设计，是实施车身轻量化战略的关键之一。

例如，在组件结构中使用成角型部分可以提高刚性，从而减少材料用量；在加大壳体折叠强度的基础上采用薄壁结构可以提高车体的强度和弹性模量；在车身前面板采用混杂玻璃纤维增强塑料、聚酰亚胺环氧树脂、热塑性树脂等这些轻量化材料也是降低车身重量的常用手段。

优化车身轻量化系数的策略在许多方面都由于第一手成本的额外支付而遭受了挑战。

然而，车身轻量化不仅仅是在材料成本中获得的所需成本的回报，更意味着在未来更广泛的方面可以提高乘客舒适性和保证车辆出行的安全性。

因此，制定一个可行的轻量化策略，使成本、性能和质量三者的平衡得到最大化。

总的来说，车身轻量化需要综合考虑各个因素，以制定一种可行的方案。

浅谈汽车车身结构轻量化

浅谈汽车车身结构轻量化作者：栾子军林超来源：《科学与财富》2018年第34期摘要：轻量化技术已经成为汽车工业发展的重要研究课题之一，如何评价汽车轻量化水平已引起了汽车行业的广泛关注，文章主要对国内的主流的汽车轻量化评价指标作了详细论述。

本文就对汽车车身结构轻量化进行分析。

关键词：汽车车身；结构；轻量化引言车身的轻量化设计，可以保证车身具有良好的刚度性能和均匀合理的受力分布，提高材料的利用率。

在保证汽车安全性的前提下，实现汽车车身结构的轻量化设计，从燃油经济性角度看有重要的现实意义。

1汽车车身轻量化的意义汽车车身轻量化的目的是在确保零部件的强度、刚度的前提下，减轻车身的质量，达到使整车的整备质量降低，以改善汽车的有关性能。

据有关研究资料表明，白车身和车身附件的质量之和几乎占了轿车整备质量的一半，客车车身质量约占汽车总质量的30%～40%。

可见，如使车身质量降下来，可节约大量钢材及其他原材料，使车身或汽车的制造成本大幅度下降。

由于车身质量减轻，作用到悬置及动力系统上的载荷会相应减小，从而使有关总成受力情况得到改善。

如果使整车质量减小10%，则燃油消耗就可以降低8%左右，这将大大节约燃料，同时可使汽车动力性得到提高。

2实现车身轻量化的途径综上所述，车身轻量化对汽车性能的提高及整车质量具有举足轻重的作用，已成为新车开发中最重要的课题之一。

2.1选择合理的总布置总布置设计会对汽车车身的轻量化产生重大影响。

对于同吨位的货车，如果选用平头布置形式代替长头布置形式，使整车的轴距与总长缩短，从而可使车身的质量得以减轻；客车设计时，如采用承载式车身，则可省去笨重的车架而使车身质量减轻；在轿车设计中，若选用发动机前置前轮驱动的布置方式，则长的传动轴及车身地板的中间凸起可以取消，也能使车身达到较好的轻量化效果。

2.2采用合理的汽车造型据统计，车身外板件约占车身总质量的20%，因此合理的外形是车身轻量化的重要因素。

以20世纪50年代红旗轿车CA72型和60年代的CA70型两种车型的前部造型为例，CA72型的前部采用灯筒形前翼子板与前照灯的造型，这对减小空气阻力和质量都不会产生好的效果；而新型红旗轿车采用表面光滑链接，减少了板料的使用量，得到了轻量化的效果。

基于刚度与模态分析的客车结构轻量化研究

【摘
要】利用有限元法分析了某半承载式客车车身骨架的刚度与模态。在此基础上，重点以整车状
态下的车架为研究对象，进行灵敏度分析，通过选择有效的设计变量，满足刚度和模态性能的条件下，在
以整车质量最小为目标函数进行了尺寸优化。最后通过对后排五人座椅处结构的调整，优化了该局部的受力模式，进一步减少了该处的下沉量，得到了符合设计要求的改进方案。
ｈｃｅｋｌｔｔｅｅｅｒｈｏｊｃｔｄｎｉｖｔａａｓ．ｈｎａｃｒｉｅｒｓｌｈｅｓｉｉｉｌｓｅｅｏｎｈｓａｃ￣ｅｔｏｏｅｓｉｉｎｌｉＴｅｏｄｎｔｔｕｔｏｅｎｉｖｙｒｓｔｙｙｓｃｇｏｈｅｓｆｔｓｔｔ
关键词：扭转刚度；度；挠模态；车架；灵敏度分析
【ｂｔａｔＴｅｔｎｓａｄｏｅＱｎｕｗｔ＾产ｎｇａｂｄｅｔｅａｕｔｉｉＡｓｃ】ｈｉｅｓｎｄｓ厂ｓｉ（ｉｅｒｙｋｌｏａｃｌｅｂｕｌｎｒｓｆｍｂｈｔｌｏｓｅｎｒｃａｅｉｎｖｉｂｅａｅｈｓｎｔｐｒｒｔｉｔｌｈｅｔｇｔｏｔｉｉ § ｎｌｉｔｐｒｉｓａａｌｏｅｅ厂ｍｏｉｚｉ￣Ｔａｅｐｉｚｏｉｔｙｓｈｐａｄｇｒｔｓｒｃｏ０ｐｍａｏｒｏｆｍａｎｓｏｔ
；
Ｋｙｏｄ：ｏｓｎｌｔｆｅｓＢｎｅｅｔｎＭｏｅＶｈｃａ；ｅｓｉｔａａｓｅｒｓＴｒｉａｓｆｓ；ｅｄｄｆｃｏ；ｄ；ｅｉｅｒｍｅＳｎｉｖｙｎｌｉｗｏｉｎｌｉｌｆｔｉｙｓ

基于高强钢的城市客车车身骨架轻量化开发设计

本次基于高强钢材料的城际客车的开发设计
作者简介：张财智（1985—），男，工程师，硕士，主要从事客车结构强度 CAE 分析与 NVH 仿真研究。
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机电技术
2018 年 2 月
主要把高强钢材料应用到车身骨架的侧围立柱、顶盖弧杆以及底盘车架结构上。
1.4 车身骨架优化设计
国内外在客车车身骨架优化方面的研究较多，也取得了较为明显的效果。目前针对车身机构的轻量化设计，有如下方法：1）尺寸优化。建立客车车身骨架的有限元模型，以车身的总质量为优化束条件进行尺寸优化。2）结构优化。一般是借助于有限元分析技术，通过结构的拓扑和形状等优化设计来实现轻量化。3）混合材料车身结构设计。比如设计一种多结构复合材料车身，利用神经网络建立车身骨架的优化模型，采用遗传算法进行求解。4）基于内力优化的车身设计。从构建受力分析提出一种基于构件内力优化的车身结构轻量化设计方法[7，8]。
关键词：高强钢；客车；轻量化中图分类号：U463.82+2 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2018）01-057-04 DOI:10.19508/ki.1672-4801.2018.01.018
节约能源、减少排放是汽车行业急需面对的问题之一，特别是在商用车领域，由于其燃油消耗量高、行驶里程更长，其消耗的石油总量远高于其所占汽车数量比例[1，2]。在客车产业，为了有效解决节能与环保问题，主要有两条技术路径：一是节能与新能源汽车技术，即不断提高整车动力总成的性能（发动机排放水平和传动系统的效率）和大力发展新能源客车；另一就是轻量化技术，即如何在保证安全性能的前提下使汽车“瘦身”。这两条途径其实也是相辅相成的，轻量化技术对于客车续航里程的提高和整车性能的提高提供了方向。

基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究

ｒａｉｅｔ１ｇｒｄｃｉｎｉｏｙｍａｓａｈｅｅｅｌｚｄｗｉａ９．ｅｕｔｎｂｄｓｃｉｖｄ，ｃｒｅｐｏｄｉｇｔ．４％ｏｉｈｗｅｇｔｎｆｅｔｈｋｏｏｓｎｎｏ５４ｆｌｇｔｉｈｉｇｅｆｃ．Ｋｅｗｏｄｓ：ｃｒｂｏｔｕｔｅ；ｓｉｎｓｙｒａｄｙｓｒｃｕｒｔｆｅｓ；ｃａｓｗｏｔｎｅｓｕｐｒｅｔｅｒｓｉｎ；ｌｈｔｉｈｔｄｅｒｈｒｈｉｓ；ｓｐｏｔｖｃｏｒｒｇｅｏｉｗｅｇ－ｇｓｇｉｎ
车身结构的轻量化，减轻质量９１ｇ轻量化效果达５４％。．ｋ，．４
关键词：车身结构；刚度；耐撞性；持向量ｔｉｈｉｇｏｒＢｏｙＳｒｃｕｅＢａｅｎＳｕｙｏｈｉｈｗｅｇｔｎｆＣａｄｔｕｔｒｓｄｏＳｉｎｓｎａｈｒｈｎｓｑｉｅｎｓｔｆｅｓａｄＣｒｓｗｏｔｉｅｓＲｅｕｒｍｅｔｆ
ｄｐｉｅｐｏｅｓ，ｔｅｔｉｋｅｓａｄｍａｅａｏｅｙｐｒｍｅｅｓｏｕｏｐｎｌｒｐｉｚｄｏｈｒｍｉｅｏｅ— ａｔｖｒｃｓｈｈｃｎｓｎｔｒｌｐｒｐｒａａｔｒｆａｔａｅｓａｅｏｔｍｉｅｎｔｅｐｏｓｆｍｅｔｉｔ
题。Ｊ。对于耐撞性能，车碰撞属于大变形、位整大
日吾ＪＩ
ｔｃｎｑｅｉｕｅｏｃｎｔｃｔｍｏｅｓｆｒｐｒｒｎｅｉｄｃｔｒ，ｔｕｖｉｉｇｔｅｄｆｃｓｏｕｅｃｍｐｔｔｎｅｈｉｕｓｓｄｔｏｓｒｔｕｍｅａｄｌｏｅｆｍａｃｎｉａｏｓｈｓａｏｄｎｅｅｔｆｇｏｕａｉｏｈｈｏ

汽车车身静刚度自动化测试系统试验研究

汽车车身静刚度自动化测试系统试验研究智淑亚;高素美;凌秀军【摘要】汽车车身刚度是评价设计可靠性和整车安全性的重要指标.建立了车身静刚度自动化测试系统,以某型轿车为例,基于车身静刚度计算理论,研究车身扭转和弯曲刚度实时检测试验.试验与仿真结果表明,该测试系统不仅可实现全自动化测试,且测试精度高,测试方法和结果可为实现车身轻量化提供一定的参考.【期刊名称】《金陵科技学院学报》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】5页(P33-37)【关键词】车身;静刚度;扭转刚度;弯曲刚度;自动化【作者】智淑亚;高素美;凌秀军【作者单位】金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169;金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169;金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169【正文语种】中文【中图分类】U467现代轿车为满足轻量化要求，大多采用承载式车身结构。

承载式车身几乎承载着汽车全部载荷，因此车身应具有足够的刚度。

车身刚度是评价设计可靠性和整车安全性的重要指标。

刚度试验是验证、评价车身刚度的主要途径，而试验数据精度则直接影响车身轻量化程度，如何提高其精度是当前汽车行业研究的重要课题。

本文以长安福特(承载式轿车)为例，采用现代计算机检测与控制技术对车身静刚度进行自动化测试，以为实现车身轻量化提供参考依据。

车身静刚度包括扭转刚度和弯曲刚度。

扭转刚度表示车身在凸凹不平路面上行驶时抵抗斜对称扭转变形的能力，车身结构的扭转刚度为单位扭转角所受的力，其计算模型如图1所示。

扭转刚度计算式为：扭转角计算式为：式中K—扭转刚度/(Nmm·rad-1)；T—作用在车身上的扭矩/Nmm；θ—轴间相对扭转角/(°)；ΔR—右侧纵梁(或门槛梁)测点的挠度/mm；ΔL—左侧纵梁(或门槛梁)测点的挠度/mm；S—同一截面两测试点间的距离/mm。

通过简支梁偏置加载模型将考察转角转化为考察垂向位移，计算模型如图2所示[1]。

汽车车身结构强度和刚度分析与设计

第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
2）将数字模型导入有限元分析软件利用CATIA、Pro/E等软件与有限元分析软件ANSYS之间的数据传输，
实现CAD与CAE软件的无缝连接，在不影响计算结果的前提下，对已经建立的车身数字模型可在CAD软件中做适当简化处理，主要为以后网格划分提供方便，减少计算机计算时间。
3.2 车身结构强度与刚度分析
汽车疲劳寿命预测仿真流程图
第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
4. 车身刚度分析
（1）车身刚度定义车身刚度是车身结构抵抗变形的能力，即产生单位变形时所需的力。现代汽车车身结构一般由薄钢板，通过焊接、铆接、粘接等工艺连接而成。
其刚度不仅与材料本身的性质（密度、弹性模量等）、构件截面形状（开口/ 闭口截面）、截面的弯曲惯性矩、扭转惯性矩有关，还与连接方式（焊接、铆接和粘接）、接头设计和板料厚度有关。
图为帕萨特B8车身结构，采用新材料实现了车身轻量化。
第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
实际上，白车身强度的判别标准，需要根据各工况下应力值大小、各工况发生的概率、零部件的材料性能、零部件的表面质量以及相似车型、相似部位的试验结果等因素进行综合判断。 3. 车身疲劳强度分析
➢ 概念设计阶段可以先采用静态分析，静载荷乘以适当的动载荷系数和安全系数得到动态的等效载荷，进行结构的等效动态设计；详细设计阶段则需要对结构大变形或振动响应进行直接的动态分析。
➢ 在车身结构强度与刚度设计时，通常以几种典型的工况为例进行分析，如弯曲工况、扭转工况、紧急转弯工况、紧急制动工况等。
3.2 车身结构强度与刚度分析

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。

车身轻量化技术的研究与实践

车身轻量化技术的研究与实践在当今汽车工业的发展中，车身轻量化技术已成为一项至关重要的研究领域。

随着环保要求的日益严格和消费者对燃油经济性、车辆性能的不断追求，减轻车身重量不仅有助于降低油耗、减少尾气排放，还能提升车辆的操控性和安全性。

本文将对车身轻量化技术的研究与实践进行深入探讨。

一、车身轻量化技术的重要性汽车的燃油消耗与车辆重量密切相关。

一般来说，车辆重量每减轻10%，燃油效率可提高 6% 8%。

在全球能源紧张和环保压力增大的背景下，降低油耗和减少尾气排放是汽车行业必须面对的挑战。

轻量化车身能够显著降低车辆的能耗，为可持续发展做出贡献。

此外，轻量化车身还能提升车辆的性能。

较轻的车身重量可以使车辆在加速、制动和转弯时更加敏捷，提高操控性和驾驶乐趣。

同时，在发生碰撞时，较轻的车身能够更有效地分散和吸收能量，提高车辆的被动安全性。

二、车身轻量化的实现途径1、材料的优化选择（1）高强度钢高强度钢具有出色的强度和韧性，在保证车身结构强度的前提下，可以通过使用更薄的钢板来减轻重量。

例如，热成型钢的强度可达1500MPa 以上，能够大幅减少零部件的厚度和数量。

（2）铝合金铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性。

在车身中，铝合金常用于发动机罩、车门、行李箱盖等部件，能够有效减轻重量。

此外，全铝车身的应用也在逐渐增加，如奥迪 A8 等车型。

（3）镁合金镁合金是目前最轻的金属结构材料之一，其密度约为铝合金的2/3。

虽然镁合金的成本较高，但在一些高端车型中，如奔驰 SL 级，已经开始使用镁合金部件来实现轻量化。

（4）复合材料复合材料包括碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）等。

这些材料具有高强度、高模量和低密度的特点，但成本较高，目前主要应用于超级跑车和高性能车型中，如宝马 i3 和 i8的车身框架就采用了碳纤维复合材料。

2、结构设计的优化（1）拓扑优化通过数学算法和有限元分析，在给定的设计空间内寻找最优的材料分布，实现结构的轻量化。

汽车车身结构的轻量化设计

汽车车身结构的轻量化设计随着人们对汽车安全性、燃油经济性和环境保护的重视度逐渐增加，汽车行业对车身结构轻量化的需求也日益迫切。

本文将探讨汽车车身结构轻量化设计的重要性、现有的轻量化技术以及未来的发展方向。

1. 引言汽车车身结构设计在汽车制造中起着重要的作用。

通过合理的设计和优化，可以提升汽车性能、减少燃油消耗，并满足汽车安全标准。

然而，传统的钢铁车身结构相对较重，不符合现代汽车轻量化的要求。

因此，研发轻量化的车身结构设计成为当前汽车工业的热点问题。

2. 车身材料的选择轻量化车身结构的首要任务是选择合适的材料。

常见的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、碳纤维增强复合材料等。

这些材料的特性和成本各有不同，需要根据汽车的用途和需求来选择。

例如，高强度钢在提供良好碰撞安全性的同时，也能实现较低的车身重量。

3. 结构设计与优化车身结构设计的关键是实现轻量化的目标，同时确保车身的结构强度和刚度。

通过采用优化设计方法，如拓扑优化、几何优化等，可以实现车身结构的最优布置，减少材料使用量。

此外，合理的结构连接与加强设计也能提高整车的安全性。

4. 制造工艺的优化除了材料和结构的优化外，制造工艺的改进也对轻量化车身结构的实现至关重要。

例如，采用先进的成型技术，如压铸、冲压、激光焊接等，可以减少零件数量和连接节点，提高整体结构的强度和刚度。

同时，利用仿真技术和先进的制造工艺，可以对车身结构进行预测和优化，减少制造过程中的浪费。

5. 未来的发展方向未来，汽车车身结构的轻量化设计将继续发展。

随着新能源汽车的兴起和智能化技术的应用，对车辆整体重量和能耗的要求将更加严格。

因此，新材料的研发和应用将成为轻量化设计的关键。

特别是碳纤维增强复合材料具有优异的性能，被认为是未来汽车车身结构的理想选择。

6. 结论汽车车身结构的轻量化设计是当前汽车工业面临的重要问题。

通过选择合适的材料、优化结构设计和改进制造工艺，可以实现车身结构的轻量化，提高汽车性能和燃油经济性。

新能源汽车车身结构设计及轻量化研究

新能源汽车车身结构设计及轻量化研究随着全球环保意识的增强和气候变化日益严重，新能源汽车逐渐成为汽车工业的发展趋势。

新能源汽车的发展不仅需要先进的动力系统，还需要优秀的车身结构设计和轻量化技术支持。

车身结构设计及轻量化研究在新能源汽车的发展中具有重要意义，不仅可以提高车辆的整体性能，还可以减少能源消耗和环境污染。

一、新能源汽车车身结构设计新能源汽车车身结构设计是指根据汽车的使用要求和动力系统特点，设计出合理的车身结构，包括车身各部件的形状、材料和连接方式等。

新能源汽车的车身设计需要考虑动力电池的安全性、驾驶舒适性和汽车性能等多方面因素。

在车身结构设计中，应该充分考虑车身刚度、安全性和轻量化等关键指标，以确保新能源汽车的安全性和性能满足要求。

1. 车身结构设计的重要性新能源汽车的车身结构设计对整车性能和使用寿命有着重要影响。

合理的车身结构设计可以提高汽车的抗扭刚度和抗冲击性能，提高车辆的操控性和行驶稳定性。

此外，优秀的车身结构设计还可以减少车辆的空气阻力，提高车辆的能效，延长车辆的续航里程。

因此，新能源汽车的车身设计应该充分考虑动力系统的特点和使用环境的要求，力求实现最佳的整车性能。

2. 车身结构设计的关键技术在新能源汽车的车身结构设计中，有几项关键技术需要重点研究和应用。

首先是材料选择和激光焊接技术。

新能源汽车车身结构的材料应该具有高强度、轻质、抗腐蚀和可回收利用等特点，以满足车身轻量化和环保要求。

激光焊接技术可以实现车身部件的精确焊接，提高焊接质量和效率。

另外，车身结构设计中还需要考虑热管理和噪音控制等问题。

新能源汽车的动力系统工作温度较高，容易产生热量，需要合理设计散热系统，以保证动力系统的正常工作。

此外，新能源汽车的静音要求较高，需要通过车身结构设计和隔音材料的应用来降低噪音，提高驾驶舒适性。

二、新能源汽车车身轻量化研究新能源汽车的车身轻量化是指采用轻质材料和优化设计技术，减少车身重量，提高汽车的动力性能和能效。

车身平台轻量化设计方法研究

车身平台轻量化设计方法研究叶宝文;吴纯福;陈东;耿富荣【摘要】文章以某国产车型平台化开发时所用的轻量化设计方法为研究对象,介绍从平台原型车到同平台的系列车型开发过程引入基于特征参数化概念开发技术、结构拓扑优化、几何形状优化、料厚优化、复合材料使用等设计方法,对比、分析平台车型进行轻量化设计前后的弯曲刚度、扭转刚度、模态等性能变化,在满足车身性能前提下减重,为车身平台轻量化提供了有效设计方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)020【总页数】4页(P42-45)【关键词】平台轻量化;车身平台;设计方法【作者】叶宝文;吴纯福;陈东;耿富荣【作者单位】广汽研究院,广东广州 510000;广汽研究院,广东广州 510000;广汽研究院,广东广州 510000;广汽研究院,广东广州 510000【正文语种】中文【中图分类】U467.1CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-42-04 目前国内平台化技术处于发展时期，每个主机厂的平台化方案策略不尽相同，一般而言，主流平台设计思路是采用相同关键尺寸锁定的底盘设计、相同发动机布置等配合框架一致的车身结构及布置空间，由原型车衍生出更多类型的平台车型或通过不同的车身子模块组合得到满足高性能要求的车身结构，由于平台开发是产品群开发模式，面对日趋严重的能源问题、节能减排及开发成本控制，车身平台轻量化则成为开发过程中必不可少的关键环节之一。

为开发满足高性能、高刚度的产品群车身结构，在平台初期的概念设计阶段就需根据平台整车开发输入，确定车身平台的开发思路、车身平台拓展性、平台车身的性能目标定义，通过CAE等先进分析方法对计划内开发车型进行整体性能优化，找到影响平台车身性能的关键结构，通过有方向性、针对性进行结构优化设计，在平台开发过程中从材料轻量化、结构轻量化、架构轻量化、料厚等方面进行轻量化设计，从而使每个平台车型的性能达到最佳水平和可持续升级且富有竞争力。

乘用车车身轻量化评价方法分析与研究

摘要：阐述了国际上通用的车身轻量化评价方法，即轻量化系数法及新提出的车身密度法，并通过实车计算分析，给出常见车型的车身轻量化系数数值范围，介于2.8-5.6之间；对应的用车身密度法计算的数值范围，介于30-38之间。

两种评价方法的区别是，轻量化系数法既追求车身的轻量化程度又追求车辆的操纵性，更适用于评价中高级乘用车和运动型乘用车。

车身密度法是追求车身质量与车身体积的比值，只要车身扭转刚度满足一定标准要求即可，更适用于评价普通级乘用车。

关键词：车身轻量化轻量化系数车身密度中图分类号：U463.82文献标识码：ADOI ：10.19710/ki.1003-8817.20180159乘用车车身轻量化评价方法分析与研究李仲奎夏卫群樊树军（东风汽车公司技术中心，武汉430058）作者简介：李仲奎（1981—），男，高级工程师，硕士学位，研究方向为乘用车车体结构设计。

1前言汽车质量每减轻10%，燃油经济性可改善6%-8%，而污染物排放将减少5%-6%[1,2]。

因此伴随着全球能源节约和环境保护的主题，汽车轻量化成为必然的发展趋势。

对于乘用车，白车身是主要的结构部件[3]，主要用来支撑汽车动力装置和各种辅助部件。

通过车身轻量化技术，可实现更高的单位能源利用效能，大幅降低能耗与废气排放[4]，故此乘用车车身轻量化成为当今汽车行业研究的热门课题。

目前国际上形成的广泛而又公认的车身轻量化程度评价方法[5]，即车身轻量化系数法。

然而车身轻量化系数的数值很大程度上是受车身扭转刚度影响的，即有些车身虽然轻量化系数数值很小，并不意味着车身质量很轻，能做到减排降耗。

当然车身扭转刚度高，意味着车身在行驶中不易变形，利于车辆的操纵性和稳定性，这对于中高级乘用车和运动型乘用车更为有利。

对于普通级乘用车，只要车身扭转刚度满足一定的标准要求，追求的目标是车身质量越轻越好。

对此本文提出的车身密度评价方法，则能更直观反映车身的轻量化程度和车身的实际质量大小。

基于刚度和模态灵敏度分析的轿车车身轻量化研究

ＫｅａｏａｏｙｏＡｔｍｏｉｙＬｂｒｔｒｆｕｏｂｌＮＶＨａｄＲｌｂｌｙｏＡｎｕｒｖｎｅｅｅａｉｔｆｈｉｏｉｃ，Ｈｅｅ２００，ＣｉａｎｉｉＰｆｉ３０９ｈｎ）
ＡｂｔａｔＡＥｍｏｅｏａ — ｏｙｉｂｉ．ｅｂｓｓｏｎｔｌｍｅｔａａｙｉｏｅｓｉｎｓｓｃ：ＦｄｌｒａｃｒｂｄｓｕｌＯｎｔａｉｆｆｉｅｅｎｎｌｓｓｆｈｔｅｓｒｆｔｈｉｅｔｆ
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关键词：动与波；限元模型；态；灵敏度分析：量化振有模轻中图分类号：４；４．Ｕ６Ｏ２１８２文献标识码：ＡＤＯ编码：Ｏ３６￣ｉｎ１０－３５２１．．１Ｉ１．９９．ｓ．６１５．０００９ｓ００６
ａｏｒｉｓＳｏｔｅｗｅｇｅｕｔｏａｏｙｓｒａｉｅＲｅｕｌｏｐｔｍｉａｉｎｓｏｗｓｔｔｔｅｔ－ｌｐｒｐｅｔｅ．ｈｉｈｔｄｃｉｎｏｆｃｒｂｄｉｅｌｚｄ．ｓｔｆｔｏｉｚｔｏｈｒｈｅｈａｈｏ
摘要：以某轿车白车身为例，立有限元模型，车身结构的刚度和模态有限元计算为基础，灵敏度分析方法建以经确定优化设计变量，以车身结构质量的最小化为目标，保证车身刚度和模态性能的前提下，化车身零件的厚度，在优从而实现车身结构的轻量化，身减轻的重量为原来的３６％，身结构的刚度和主要模态频率也都获得不同程度的提车．车

汽车车身结构的轻量化设计与优化

汽车车身结构的轻量化设计与优化随着环保意识的增强和能源问题的突出，汽车工业正朝着轻量化的方向发展。

车身结构作为汽车的重要组成部分，其轻量化设计与优化具有重要意义。

本文将讨论汽车车身结构轻量化设计与优化的相关问题，并提出一些有效的方法和技术。

一、轻量化设计的必要性现今社会对环境负担越来越大，对于汽车行业而言，减少汽车自身的重量能够降低燃油消耗，并减少对环境的污染。

此外，轻量化还能提高汽车的操控性能、减少噪音和振动等，提升乘坐舒适度和安全性。

二、轻量化设计的原则1. 材料选择：在轻量化设计中，材料的选择至关重要。

高强度、高刚度、低密度的材料是首选，如高强度钢、铝合金等。

此外，也可以考虑使用轻质复合材料。

2. 结构优化：通过结构优化，可以在保持强度和刚度的前提下减少材料的使用量。

合理的结构设计和形状优化能够减少应力集中和振动问题，提高车身的整体性能。

3. 制造工艺：选择合适的制造工艺也是轻量化设计的一项重要考虑因素。

采用先进的制造方法可以降低车身的自重，并提高生产效率。

三、轻量化设计的方法与技术1. 拓扑优化：通过拓扑优化技术，可以确定出最佳的结构布局，以减少材料使用量并保持足够的强度。

拓扑优化能够帮助工程师发现车身结构中不必要的部分，从而实现轻量化设计。

2. 材料优化：根据汽车的工作环境和功能要求，针对每个部位选择最合适的材料。

通过优化材料的选择，可以达到轻量化设计的目标，同时保证车身的性能和安全性。

3. 多材料结构设计：通过将不同材料进行组合，并充分发挥各自的优势，可以实现汽车车身结构的轻量化。

例如，将铝合金与钢材进行结合，既减轻了总重量，又提高了刚度和强度。

四、轻量化设计的挑战与前景在轻量化设计过程中，还存在着一些挑战。

例如，新材料的研发和生产成本较高，制造工艺的改进和调整需要时间和经费投入。

然而，随着科技的不断进步和相关政策的支持，汽车的轻量化设计将会取得更大的突破和进展。

从长远来看，汽车车身结构的轻量化设计与优化将成为未来汽车工业的一个重要发展方向。

乘用车车身结构轻量化设计技术研究与实践

乘用车车身结构轻量化设计技术研究与实践兰凤崇;庄良飘;钟阳;陈吉清;韦兴民【摘要】提出了面向设计的车身结构轻量化设计流程,并将其应用于某SUV的开发中.研究表明:运用灵敏度分析技术和基于梯度法的修正可行方向优化算法能更高效地实现车身结构轻量化;提高材料的屈服强度可弥补厚度减小后对碰撞安全性造成的负面影响.结构件轻量化和材料替换前后均作了刚强度和碰撞性能的对比,设计方案和研究结果都在应用中得到有效验证.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2010(032)009【总页数】7页(P763-768,773)【关键词】车身结构;优化设计;轻量化【作者】兰凤崇;庄良飘;钟阳;陈吉清;韦兴民【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东省汽车工程重点实验室,广州,510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东省汽车工程重点实验室,广州,510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东省汽车工程重点实验室,广州,510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东省汽车工程重点实验室,广州,510641;吉利汽车研究院有限公司,台州,317000【正文语种】中文【中图分类】U4前言目前,承载式车身已成为轿车车身的主导型式。

由于需要承受汽车的主要载荷,所以必须具有足够的刚度和强度,而这往往是以增加车身质量为代价。

为了提高车辆的动力性,减少能源消耗,降低生产与运行成本,进而减少排放,必须进行汽车轻量化核心技术的开发与应用。

然而如何对各类车型的轻量化程度进行评估,行业内尚在商榷。

目前国际上倾向于采用轻量化系数 L来评价乘用车的轻量化效果。

轻量化系数 L的物理意义是白车身具有单位性能所需要的质量,具体定义为式中:M为白车身质量,kg;A为由轴距、轮距决定的白车身投影面积,m2;CT为白车身静态扭转刚度,N◦ m/(°)。

国外从 20世纪 80年代初就开始进行汽车轻量化研究,效果比较明显的是用轻型材料替换车身原有钢材,目前已制造出部分产品[1],还有一些学者通过有限元法对车身梁截面尺寸进行优化设计[2-4]。

基于刚度和模态性能的轿车车身轻量化研究

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