基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计
基于碰撞安全性的汽车车身轻量化设计分析
基于碰撞安全性的汽车车身轻量化设计分析摘要：车身轻量化设计对汽车燃油经济性的提升意义重大，能够让车身刚度得到强化，使车身受力分布均匀，提高材料的利用率。
当前人们对车身轻量化研究十分广泛，其设计理念主要是应用高强度钢、镁合金等轻量化材料，并基于碰撞安全性设计需求进行轻量化改造，减轻汽车内部构件重量，同时兼顾车辆安全要求。
关键词：碰撞安全性；汽车车身；轻量化设计；引言汽车轻量化有利于减少整车重量，提高燃油效率与有害气体排放量，在当前我国经济生产节能降耗、减少石油燃料依赖度有很大贡献。
除此之外，我国正在推进新能源汽车的发展与普及，与传统燃油汽车相比，新能源汽车的动力系统自重量比燃油及发动机更大，整车质量更高，因此汽车轻量化的需求也进一步迫切。
汽车轻量化的基本思路是提高整车强度、性能的同时对汽车进行整体减重，以充分利用燃料使用效率的同时减少有害气体排放量。
1汽车车身轻量化设计的重要意义（1）汽车制造中降低材料的应用，有效节约资源。
一辆汽车内部包含至少2万个零部件，制造时需要用到4000种材料，有80%的材料为金属材质，应用轻量化材料可以在保障车辆安全设计的前提下降低资源消耗，应用铝合金或镁合金这类可回收金属能够更好的推动汽车工业朝着绿色制造的方向发展。
（2）减低石油消耗，减少尾气污染。
车辆运行时需要消耗大量石油产品，运行时有75%左右的油耗和汽车重量有关，降低车身重量能够减少石油消耗，提高发动机效率。
（3）保障车辆驾驶安全。
车身轻量化设计能够提高车辆机械操作性，强化驾驶体验。
比如应用铝合金材料制作轮胎能够降低车身重量，提高减震效果。
车辆重量减轻1/4后，汽车加速到100km/h的时间可以从10s减到6s，缩短了汽车瞬间加速与制动距离，强化车辆牵引负荷。
（4）减轻车辆与电池组部分的重量，提高新能源汽车续航能力。
新能源汽车的电池组重量是燃油发动机的2倍，降低车身重量可以有效增加汽车续航里程。
如果减轻新能源汽车重量的10%，汽车的续航里程将会增加10%，电池成本减少20%。
基于碰撞安全的车身结构轻量化多目标优化设计研究
基于碰撞安全的车身结构轻量化多目标优化设计研究辽宁省大连市116000摘要：随着汽车工业的快速发展，轻量化设计成为提高汽车燃油经济性和减少尾气排放的有效途径，然而在轻量化设计的同时，碰撞安全性能也成为汽车工程师们必须重视的问题。
未来的汽车工程设计中，应当继续深入研究和应用多目标优化设计方法，不断提升汽车碰撞安全性能，同时推动车身结构轻量化，助力汽车工业向更加绿色、高效的方向发展。
关键词：碰撞安全；车身结构；轻量化；多目标优化设计引言随着汽车工业的持续发展，车身结构轻量化设计成为提高汽车燃油经济性和减少环境影响的重要途径。
然而，在追求车身轻量化的同时，碰撞安全性能必须得到充分考虑，这导致了碰撞安全性能和轻量化目标之间的矛盾。
因此，本研究旨在探索基于多目标优化的方法，以平衡碰撞安全性能和车身轻量化目标，通过结构设计、材料选型等手段，实现车身结构轻量化同时兼顾碰撞安全性能的目标。
通过本研究的探讨，期望为汽车工程领域的轻量化设计提供新的思路，并为汽车工业的可持续发展做出贡献。
1案例分析以某汽车型号为例，应用优化后的车身结构进行碰撞模拟。
通过对比优化前后的结果，发现优化后的车身结构在碰撞事故中具有更好的安全性和更轻的质量。
通过基于碰撞安全的车身结构轻量化多目标优化设计，可以实现车身结构的轻量化，同时保证碰撞安全性。
在某汽车型号的案例分析中，优化后的车身结构在碰撞安全性和车身质量方面表现出显著的改进（如图1）。
这些研究结果对于汽车工业的车身设计和轻量化研究具有重要指导意义。
图1整车碰撞模型2车身结构轻量化和碰撞安全性能的重要性2.1保障驾乘人员生命安全车辆在发生碰撞时，其碰撞安全性能直接决定了驾乘人员的生命安全。
优秀的碰撞安全性能可以有效减缓碰撞过程中产生的冲击力，保护车内乘员免受伤害。
通过合理的构造设计、材料选型和优化工艺，车身结构可以在碰撞时吸收和分散能量，减少对乘员的冲击，从而降低人员伤亡风险。
因此，碰撞安全性能的提升直接关系到车辆的pass次数和驾乘人员的生命安全，是车辆设计不可或缺的部分。
基于碰撞仿真模拟的车辆结构优化设计与轻量化创新技术研究
基于碰撞仿真模拟的车辆结构优化设计与轻量化创新技术研究车辆结构的优化设计和轻量化创新技术在汽车工程领域中扮演着重要的角色。
随着国家对能源消耗和环境污染的要求越来越高，研究如何提高汽车的碰撞安全性和降低车身质量成为当前的热点问题。
基于碰撞仿真模拟的车辆结构优化设计与轻量化创新技术研究，提供了一种有效的方法来实现这一目标。
1. 碰撞仿真模拟在车辆结构优化设计中的应用碰撞仿真模拟是一种通过计算机模拟来预测车辆在碰撞过程中的受力和变形情况的方法。
它能够为工程师提供关于结构强度、能量吸收和安全性能的评估，从而更好地指导车辆结构的设计和优化。
通过合理设置碰撞条件和参数，利用数值模拟和仿真软件对车辆结构进行碰撞仿真模拟，可以准确地预测车辆在不同碰撞情况下的动态响应，为车辆结构的优化提供可靠的数据支持。
2. 车辆结构优化设计的目标与方法车辆结构优化设计的目标是在保证车辆结构强度和碰撞安全性能的前提下，尽可能地降低车身质量。
传统的车辆结构设计通常采用试错的方式，需要耗费大量的时间和成本。
而基于碰撞仿真模拟的优化设计方法可以以更快的速度获得最优解，节省了试验成本和时间。
常用的车辆结构优化设计方法有拓扑优化、形状优化和材料优化等。
3. 轻量化创新技术在车辆结构优化设计中的应用轻量化技术是实现汽车质量减轻的重要手段。
通过采用高强度、高刚度材料、优化结构设计和创新制造工艺等手段，可以有效降低车身质量，提高燃油效率和动力性能。
轻量化创新技术在车辆结构优化设计中的应用包括新材料的开发与应用、复合材料的应用、超高强度钢的使用以及空心结构的设计等。
4. 利用碰撞仿真模拟技术进行结构优化设计的案例分析以某轿车的车身结构设计为例，利用碰撞仿真模拟技术进行优化设计。
首先，利用三维CAD软件构建车身模型。
然后，在碰撞仿真软件中设置碰撞条件，并进行碰撞仿真模拟，获得车身在碰撞过程中的受力和变形情况。
在此基础上，通过拓扑优化和形状优化等方法，对车身结构进行优化设计，以降低车身质量，同时保证强度和安全性能。
基于碰撞模拟仿真的车身结构轻量化设计与优化研究
基于碰撞模拟仿真的车身结构轻量化设计与优化研究车身结构是汽车产品中至关重要的部分之一，它承担着保护车内乘员安全的重要任务。
然而，随着环保意识的提高以及对汽车性能要求的不断增加，轻量化成为了汽车设计的重要方向。
本文将基于碰撞模拟仿真的方法，研究车身结构的轻量化设计与优化。
1. 引言随着全球经济的发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，汽车对资源和能源的消耗也给环境带来了压力。
因此，研究车身结构的轻量化设计与优化变得尤为重要。
2. 碰撞模拟仿真技术介绍碰撞模拟仿真技术是一种通过计算机模拟车辆在碰撞事故中的受力情况的方法。
它基于有限元分析原理，可以准确地模拟车身结构在碰撞过程中的变形和受力情况。
通过这种技术，我们可以更好地了解车身结构在碰撞事故中的表现，以及如何优化车身结构来提高乘员的安全性。
3. 车身结构轻量化设计的意义车身结构的轻量化设计可以带来多方面的好处。
首先，它可以减少车辆的整体重量，提高燃油经济性和减少尾气排放。
其次，轻量化设计还可以降低碰撞事故中乘员的伤害风险，并提高整车的安全性能。
此外，轻量化设计还可以提高车辆的加速性能和操控性，提升用户的驾驶体验。
4. 车身结构轻量化设计与优化的方法在进行车身结构的轻量化设计与优化时，我们可以采用以下几种方法。
首先，通过使用轻量材料，如高强度钢、铝合金和复合材料等，来替代传统材料，可以有效地降低车辆的整体重量。
其次，通过优化车身结构的形状和布局，例如使用设计优化软件对车身结构进行拓扑优化，可以进一步降低车辆的重量，同时确保车身的刚度和强度符合设计要求。
最后，通过碰撞模拟仿真技术对车辆的碰撞性能进行评估和优化，可以提高车辆的安全性能。
5. 案例分析与结果讨论本文以某车型为例，进行了车身结构的轻量化设计与优化研究。
首先，使用碰撞模拟仿真技术对车辆在不同碰撞情况下的受力情况进行了分析。
然后，通过改变车身结构的材料和形状，对车辆的整体重量进行了优化。
基于抗撞击能力的汽车车身设计优化
基于抗撞击能力的汽车车身设计优化汽车是现代社会中不可或缺的交通工具之一。
随着经济的发展和科技不断进步，汽车的安全性、舒适性、环保性和能源效率等方面得到了不断提高。
其中，汽车的外观设计是消费者选择购买汽车的重要因素之一，而汽车车身的抗撞击能力也是汽车设计中必须考虑的重要因素之一。
一、汽车车身的抗撞击能力汽车车身的抗撞击能力是指在发生碰撞时，保护驾驶员和乘客生命安全的能力。
在汽车设计中，要达到良好的抗撞击能力，需要考虑的因素有多种。
首先是车身的材质，不同材料的抗撞击能力不同，如钢材的抗撞击能力比铝材和塑料材料强。
其次是车身结构的设计，优化车身结构能够提高车身的刚度和强度，从而增强车身的抗撞击能力。
另外，还要考虑车身构造的可变形性和吸能性能，通过优化车身的变形结构和吸能元件的设计，使车身在发生碰撞时能够吸收能量并减缓碰撞的冲击力，从而保护驾驶员和乘客的生命安全。
二、汽车车身的设计优化针对汽车车身的抗撞击能力，可以通过设计优化来提高汽车的抗撞击能力。
具体方法如下：1. 材料优化。
选择优质的钢材或高分子材料，可以保证车身的刚度和强度，从而提高车身的抗撞击能力。
2. 结构优化。
车身结构的设计最好采用整体式的设计，将车身各部分紧密结合起来，增强车身的整体刚性。
此外，还应该设置防腐层和喷塑层，防止车身受到外界腐蚀和磨损。
3. 可变形性优化。
车身在受到冲击后，需要通过可变形来吸收碰撞的能量。
设计师可以通过对车身变形结构的设计，在碰撞时使车身某些部位产生可控的变形，从而达到最优的吸能效果。
4. 吸能结构的优化。
在车身设计中，还应该设置吸能结构，吸能结构需要布置在车身前、后、左、右四个方向。
吸能结构的设计应该考虑材料、结构和长度等因素，以确保在碰撞时能够有效地吸收冲击能量。
三、汽车抗撞击能力的测试汽车在设计与制造完成后，需要进行抗撞击能力的测试，以确保汽车的安全性能符合各项标准。
目前，世界上比较通用的汽车抗撞击测试标准主要有三种，分别是欧洲ECE标准、美国NHTSA标准和日本JARI标准。
基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计
２０２０年（第４２卷）第６期汽 车 工 程ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０２０（Ｖｏｌ．４２）Ｎｏ．６ｄｏｉ：１０．１９５６２／ｊ．ｃｈｉｎａｓａｅ．ｑｃｇｃ．２０２０．０６．０１９基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计中国博士后面上基金项目（２０１８Ｍ６４０５２４）和中国博士后基金特别项目（２０１９Ｔ１２０４６０）资助。
原稿收到日期为２０１９年６月４日，修改稿收到日期为２０１９年８月９日。
通信作者：谷先广，副教授，硕士生导师，Ｅ ｍａｉｌ：ｇｘｇｈｆｕｔ＠１６３．ｃｏｍ。
贺良国１，赵 杰１，谷先广２（１ 合肥工业大学机械工程学院，合肥 ２３０００９； ２ 合肥工业大学智能制造技术研究院，合肥 ２３０００９）［摘要］ 为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求，采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。
基于试验验证的整车正面碰撞模型，建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。
为提高铝制前端耐撞性能，设计了不同胞数的多胞构型截面，并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。
运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。
结果表明，优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时，显著减轻前端质量。
关键词：车身轻量化；耐撞性；多胞结构；多目标优化ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄＣｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓＤｅｓｉｇｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙＦｒｏｎｔ ｅｎｄＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉ ｃｅｌｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＨｅＬｉａｎｇｇｕｏ１，ＺｈａｏＪｉｅ１＆ＧｕＸｉａｎｇｕａｎｇ２１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９；２ ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ，ｉｔｓｆｒｏｎｔ ｅｎｄｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｆｒｏｎｔａｌｃｒａｓｈｍｏｄｅｌｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｅｓｔ，ａｎａｌｕｍｉｎｕｍｆｒｏｎｔ ｅｎｄｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｉｔｓｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｔｅｅｌｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔ．Ｆｏｒｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｆｒｏｎｔ ｅｎｄ，ｖａｒｉｏｕｓｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔｃｅｌｌｎｕｍｂｅｒｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇａｎｄａｘｉａｌｃｒｕｓｈｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｍｕｌｔｉ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｆｒｏｎｔｅｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｃｒａｓｈｗｏｒ ｔｈｉｎｅｓｓｗｈｉｌｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｍａｓｓｏｆｆｒｏｎｔ ｅｎｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｄｙｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｇ；ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ；ｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｕｌｔｉ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ前言随着新能源汽车的推广，如何在实现车身轻量化的同时提高汽车的耐撞性能成为研究人员亟需解决的问题［１－３］。
基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究
２０１０（Ｖ０１．３２）Ｎｏ．９施颐，等：基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究・７５９・能有效提高近似模型在最优解处的预测精度。
因此，在初始拟合过程中，近似模型的均方根误差检验值控制在５％以内即可视为满足精度要求，并能应用于优化设计中。
１．３基于自适应过程的优化设计应用ＭＡＴＬＡＢ的遗传算法工具箱哺１，对车身结构轻量化设计的数学模型进行优化计算，并结合自适应过程对所得的最优解进行检验，以确保获得真实的全局最优解。
１．３．１车身结构轻量化设计的数学模型由于综合考虑多种性能类型，而针对各性能类型所确定的设计变量之间可能存在共用现象ＨＪ，因此，在车身结构轻量化设计时须区分独立和共用设计变量，其数学模型为ｒａｉｎ肘（Ｘ，Ｚ）ｓ．ｔ．ＣＩ（Ｘ，Ｚ）≤０ｋ＝１，２，…，ｌ菇；≤茗ｉ≤茗ｌ｝，ｉ＝１，２，…，ｎｔ≤ｚｉ≤毒ｊ＝１，２，…，ｍ（５）式中：Ｘ＝［嚣。
，茹：，…，算。
］１为７１，个独立设计变量组成的向量；ｚ＝［毛，彳：，…，ｚ。
］１为ｍ个共用设计变量组成的向量；肘（ｘ，Ｚ）为参与优化设计的车身零件的总质量函数，优化的目标函数设定为肘（ｘ，ｚ）最小化；Ｃ。
（Ｘ，ｚ）为各性能约束函数。
１．３．２自适应过程自适应过程的关键是确定判别依据，而判别依据是根据有限元仿真的检验结果来判断进行下一个循环周期的条件。
其中，一个循环周期是指顺序地完成一次近似模型的建立、优化和有限元仿真分析的过程。
本文中所采用的判别依据为：（１）在每个循环周期内，对最优解进行有限元仿真分析，所得的性能指标响应值应满足优化设计的初始约束条件；（２）在每个循环周期内，对最优解处的各性能指标预测值与有限元仿真分析所得的响应值进行检验对比，误差应小于５％；（３）在每个循环周期结束后，针对该次循环所得的最优解处的目标函数值与上一次循环周期所得的结果进行对比，误差应小于ｌ％。
自适应过程的目的是利用有限元仿真分析的手段检验优化设计的最优解。
若一个循环周期结束后，最优解满足判别依据，则认为该最优解为真实的全局最优解；若无法满足，则将该循环周期中所得的最优解与相应有限元仿真所得的各性能指标响应值作为新的样本反馈至训练样本集中，进入下一个循环周期，逐步提升近似模型在最优解处的预测精度。
基于耐撞性及操纵性的汽车轻量化技术研究
120研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.01 (下)随着汽车保有量的不断增加，能源危机、空气污染等问题不断出现。
汽车尾气的主要成分包括固体颗粒物、一氧化碳、氮氧化物等，严重污染空气。
当下通过节能减排控制能源消耗以及空气污染至关重要。
汽车轻量化对实现节能减排有重大意义。
所以，轻量化是当前汽车行业的研究热点。
在考虑轻量化的同时，汽车安全性及操纵性也是必须要考虑的重要因素，直接关系到驾驶者乘客及行人的人身安全，在汽车安全法规中也有明确要求。
本文拟通过对当前轻量化技术与耐撞性及操纵性的研究现状进行分析，试图探索三者之间的影响规律，为汽车结构设计以及发展提供理论和数据支撑。
1 汽车轻量化技术轻量化技术是指在保证现有功能前提下尽可能降低汽车整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
有数据指出汽车每减少100kg，可节省燃油0.3～0.5 L/(100km)，可减少CO 2 排放 8～11g/(100km)。
安全节能是当今汽车行业的发展主题，如何降低整车质量的同时，提高汽车的安全性以及操作性，是汽车行业竞争的主要焦点。
实现汽车轻量化的技术主要包括以下三方面：（1）结构优化：包括拓扑优化，尺寸优化，形状优化。
（2）先进工艺：包括液压焊接，激光焊接，激光拼接等。
（3）新材料：包括高强度钢，镁铝合金，非金属复合材料。
拓扑优化主要通过不断优化材料分布和传力路径，节省最多材料实现减重。
关于拓扑优化，在Bendsoe 等提出的变密度算法中，对于算法结果有不可消除的偏差。
因此，拓扑优化需要在算法结果之上加以人工再设计，并将其与形状优化和尺寸优化等方法结合使用。
先进工艺主要以液压成型为主要研究热点。
虽然对设备要求精确，但液压成型技术具有成型精度高、可节约材料、减少成型件数量和后续机械加工与焊接量、提高成型件的强度与刚度、减少模具数量、降低生产成本等优点，因此使用较为广泛。
基于汽车碰撞模拟仿真的车辆车身轻量化设计与优化
基于汽车碰撞模拟仿真的车辆车身轻量化设计与优化随着汽车行业的快速发展，车辆碰撞模拟仿真技术在车身轻量化设计与优化中扮演着重要角色。
本文将基于汽车碰撞模拟仿真，探讨车辆车身轻量化设计与优化的相关内容。
1. 引言汽车碰撞模拟仿真技术是指通过计算机仿真，模拟出车辆在碰撞事故中的运动轨迹、变形情况和受力状况。
利用该技术，可以有效评估车身结构的强度和刚度，进而优化车辆的设计方案。
2. 车辆碰撞模拟仿真的原理与方法2.1 车辆碰撞模拟仿真的原理汽车碰撞模拟仿真主要基于有限元法，即将车身结构分割为许多小的有限元单元，通过数学计算和力学分析，模拟车辆在碰撞过程中的受力和变形情况。
2.2 车辆碰撞模拟仿真的方法车辆碰撞模拟仿真方法主要分为前期数据准备、建模、加载条件设定、计算及分析、结果评价等步骤。
其中，前期数据准备包括车辆结构参数和材料参数的获取；建模则是将车身结构用有限元模型表示；加载条件设定是指在仿真中设置碰撞的速度、角度等条件；计算及分析阶段是通过数值计算求解模型的变形情况；结果评价是根据仿真数据对车辆结构进行评估和优化。
3. 车辆车身轻量化设计的意义车辆车身轻量化设计的意义在于降低车辆整体重量，提高燃油经济性和减少碳排放，同时有效提升车辆的性能和安全性。
轻量化设计可以通过优化材料使用、结构设计和制造工艺来实现。
4. 车辆车身轻量化设计与优化的方法4.1 材料选择与优化选择适合的轻量化材料（如高强度钢、铝合金、复合材料等）可以减轻车辆自重，提升整车刚度，但也需考虑材料成本和制造工艺等因素。
4.2 结构设计与拓扑优化通过优化车身结构的设计，如更合理的构架布置、强化重点部位等，可以达到减轻车身重量的目的。
拓扑优化方法则可以帮助确定充分利用材料强度的结构形态。
4.3 碰撞模拟与仿真利用碰撞模拟仿真技术，评估车身结构在碰撞事故中的受力状况，进而优化设计方案，提高车身的碰撞性能和安全性。
5. 车辆车身轻量化设计与优化案例分析以某款城市SUV为例，结合碰撞模拟仿真技术，进行车身轻量化设计与优化。
基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究
车身结构 的轻量化 ， 减轻质量 ９ １ｇ 轻量化效果达 ５ ４ ％ 。 ．ｋ ， ．４
关键 词 ： 车身 结构 ； 刚度 ； 耐撞 性 ； 持 向量 ｔ ｉ ｈｉ ｇ ｏ ｒ Ｂｏ ｙ Ｓｒ ｃｕ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｉｈ ｗｅ ｇ ｔｎ ｆＣａ ｄ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｄ ｏ Ｓ ｉ ｎ ｓ ｎ ａ ｈ ｒｈｎ ｓ ｑ ｉｅ ｎｓ ｔ ｆ ｅ ｓａ ｄ Ｃｒ ｓ ｗｏ ｔ ｉｅ ｓＲｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆ
ｄ ｐ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ，ｔ ｅ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓａ ｄ ｍ ａｅ ａ ｏ ｅ ｙ ｐ ｒ ｍ ｅｅ ｓｏ ｕ ｏ ｐ ｎ ｌ ｒ ｐ ｉ ｚ ｄ ｏ ｈ ｒ ｍ ｉｅ ｏ ｅ— ａ ｔｖ ｒ ｃ ｓ ｈ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｔ ｒ ｌｐｒ ｐ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｆａ ｔ ａ ｅｓａ ｅ ｏ ｔｍｉｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｓ ｆｍｅ ｔ ｉ ｔ
题 。Ｊ 。对 于耐 撞性 能 ， 车碰 撞 属 于大 变 形 、 位 整 大
日 吾 Ｊ Ｉ
ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｔ ｃ ｔ ｍｏ ｅｓ ｆｒｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｄ ｃ ｔ ｒ ，ｔ ｕ ｖ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｆ ｃｓｏ ｕ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｓ ｄ ｔ ｏ ｓｒ ｔ ｕ ｍｅａ ｄ ｌ ｏ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｎ ｉ ａｏ ｓ ｈ ｓａ ｏｄ ｎ ｅｅ ｔ ｆ ｇ ｏ ｕ ａ ｉ ｏ ｈ ｈ ｏ
【技术帖】防撞梁耐撞性及轻量化多目标优化设计
【技术帖】防撞梁耐撞性及轻量化多目标优化设计摘要：文章优化设计了一种多材料变厚度防撞梁来提高其耐撞性及轻量化。
首先，对防撞梁进行了截面设计；然后对防撞梁进行了优化区域划分，录制了防撞梁不同区域的材料及厚度设计变量；最后，采样径向基神经网络近似模型结合第二代非支配遗传算法进行多目标优化。
相较于对标防撞梁，优化设计结果表明：多材料变厚度防撞梁轻量化率达到45.45%，耐撞性明显提升。
关键词：防撞梁；变厚度；轻量化；多目标；优化设计0前言车辆前防撞梁是车身的关键结构，对车辆正碰安全性能具有重要意义。
近年来，众多学者从不同角度对防撞梁进行了研究：设计碳纤维防撞梁[1]；研究不同材料防撞梁截面形状对其耐撞性能的影响[2]；应用相应软件进行仿真以对全铝防撞梁进行形状和尺寸优化[3]；依据正碰安全要求及保险杠结构尺寸，建立有限元模型并进行分析，为汽车防撞梁的优化设计提供了参考[4]。
以上防撞梁的研究均针对单一材料均一厚度，而防撞梁不同区域对提高车辆耐撞性的贡献度不同，单一材料均一厚度则无法最大限度发挥材料利用率。
因此，为充分提高防撞梁耐撞性及轻量化，应对其进行多材料变厚度优化设计。
1有限元建模及耐撞性能分析1.1 对标防撞梁有限元建模基于对标防撞梁三维数模，采用四边形壳单元进行网格划分，使用“RigidBody”单元模拟防撞梁间的点焊连接，赋予其相应的材料属性。
图1 对标防撞梁有限元模型1.2 耐撞性能分析在LS-Dyna中对所建防撞梁低速碰撞有限元模型进行求解，从对标防撞梁性能评价指标图可看出，最大变形量、最大吸能量及前纵梁截面力峰值分别为44mm、444000mJ及24800N。
图2 防撞梁耐撞性评价指标2防撞梁截面设计防撞梁不同截面形状对耐撞性能有不同影响。
在此设计如下四种不同截面的防撞梁。
图3 防撞梁截面设计按照GB17354-1998搭建防撞梁系统低速碰撞分析工况，如图4所示，采用六面体实体单元建立摆锤碰撞器有限元模型，对4种截面防撞梁进行网格划分，再对摆锤设置4km/h的碰撞速度，以及约束保险杠前纵梁后端6自由度。
基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计
基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计无法满足法规要求。
在不增加过多成本的前提下，采用增加B柱加强板、提升焊点质量、增加车门内部吸能泡沫、增加车门防撞梁等措施提升车门侧面安全性能。
经试验验证，改进后的车辆能够满足侧面碰撞法规要求。
该整改措施对提升电动汽车的侧面碰撞安全性能有一定的现实指导意义。
标签：电动汽车；车身；碰撞安全性；轻量化；多目标优化1 电动汽车侧面碰撞安全性1.1 侧面碰撞仿真模型的建立。
使用的模型是由某纯电动车数模得到的有限元模型，整车质量1090kg。
车身上所有部件材料参数均由材料试验所得，因此，仿真模型具有较好的计算精度，可以用于进一步研究。
1.2 电动汽车结构。
与传统汽车相比，该电动车在前舱区域安装了双横梁支架，将电机控制器、驱动电机及减速箱总成置于传统汽车发动机及变速器等位置，以螺栓连接的方式固定在支架上方，高压电器件集中在前舱的布置方式使得侧面碰撞中有效避免了直接挤压导致的漏电情况。
动力电池是电动汽车上的核心部件，与传统汽车相比，其质量大、储能高的特点是其在侧碰安全性中需要重点考虑的方面。
该车动力电池采用全包围的形式将电池置于箱体结构中，并通过8个M10螺栓固定于地板下方，在碰撞过程中不应爆炸、起火，所以设计要求门槛内板的相对位移量应小于80mm，才不会导致侧面碰撞中电池包的过度挤压。
1.3 考核指标。
在侧面碰撞结构耐撞性分析中，左后车门前柱直接影响碰撞时乘员的损伤情况。
需要关注其侵入量和侵入速度，用以考核车辆的碰撞结构安全性。
以左后车门前柱上部某点峰值侵入量、侵入速度作为考核指标。
2 汽车车身结构轻量化研究现状2.1 国外轻量化研究现状。
汽车车身结构轻量化主要集中在两个方面，一是基于改善汽车燃油经济性的轻量化；二是基于提升汽车性能及安全性能的轻量化。
主要的研究方法可分为以下几方面。
通过现代设计方法对结构进行优化设计，从而得到新的轻量化结构。
利用硬件优势，大量考虑动态过程（如碰撞、振动）中的各种约束，对尺寸参数进行优化进而得到轻量化结构，但要强调安全性。
基于侧碰抗撞性的AA7075 B柱轻量化设计
基于侧碰抗撞性的AA7075 B柱轻量化设计随着汽车行业的迅速发展，越来越多的汽车制造企业开始重视汽车的轻量化设计。
轻量化不仅可以提高汽车的燃油经济性和环保性，还可以提高汽车的安全性能。
针对此，我们进行了基于侧碰抗撞性的AA7075 B柱轻量化设计。
AA7075铝合金是一种高强度、低密度的材料，具有特别良好的强度、耐蚀性和硬度等特点，因而在汽车工业领域中应用越来越广泛。
而B柱是汽车车身结构中承受侧面碰撞力作用的关键部位，是需要抗撞性能高的部位。
因此我们选取AA7075铝合金作为B柱的材料，对B柱进行轻量化设计。
首先，我们采用有限元方法对原始B柱进行结构分析，得到原始B柱的应力状态。
在此基础上，我们使用拓扑优化方法，对B柱进行优化设计，使得B柱的强度和刚度达到设计要求，同时尽可能地减少材料使用量。
在此过程中，我们确定了B柱内部支撑结构的位置和数量，使得整个B柱结构达到最优化。
最终，我们得到了一个轻量化的B柱设计方案，并且我们使用3D打印技术制作了一个模型，这样可以直观的展示设计优化效果。
经过模拟测试，我们发现，经过优化设计后的AA7075 B柱在侧撞碰的情况下，具有优异的抗撞性能，其强度和刚度的提高，使得汽车在发生碰撞事件时，能够更好地保护驾乘人员的安全。
同时，轻量化设计也能够使汽车的燃油经济性得到提高，这对于当今社会不断加强燃油车的环保可持续发展目标是非常有益的。
综上所述，基于侧碰抗撞性能的AA7075 B柱轻量化设计方案具有显著的效果。
采用此方案，能够更好地实现汽车结构的重量降低、安全性能的提高和经济性的改进。
对于当前环境下汽车制造企业来说，积极推进汽车轻量化也是非常必要的，这不仅能够打造更先进更具竞争力的产品，还能够为社会的可持续发展做出积极的贡献。
除了侧碰抗撞性能外，B柱在汽车结构中还具有其他重要的功能，例如支撑车顶、提高车辆稳定性等。
因此，在进行轻量化设计时，并不是简单的减少材料使用量，而是需要在满足强度和刚度要求的同时，尽可能地减少重量。
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。
基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计
基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计第一章引言近年来，随着节能减排和环保理念的深入人心，汽车行业也在不断探索轻量化设计，以减少车辆重量和提升燃油效率。
汽车车身作为整车结构的重要组成部分，其轻量化设计至关重要。
同时，车身的结构耐撞性也是车辆安全的重要保障。
因此，基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计已成为当前汽车行业研究的热点问题之一。
本文基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计，旨在探讨如何在保证车身结构耐撞性的前提下，实现车身轻量化的目标。
本文分五章，主要内容包括：文献综述、车身轻量化设计原则、车身轻量化设计方法、设计案例分析及总结。
第二章文献综述车身轻量化设计是当前汽车行业研究的热点问题之一。
在国内外，有许多学者和企业从不同的角度入手，研究车身轻量化的方法和技术。
在本章中，我们将介绍国内外近几年来的相关研究成果和进展。
第三章车身轻量化设计原则车身轻量化设计的原则是保证车身的结构耐撞性前提下，尽可能地减轻车身质量，实现减少油耗和排放的目标。
在本章中，我们将介绍车身轻量化设计的原则，包括材料选择、结构优化和虚拟设计等方面。
第四章车身轻量化设计方法车身轻量化设计的方法主要有减少材料厚度、优化结构形式和应力分析等方面。
在本章中，我们将详细介绍这些方法的具体实施步骤和应用案例，以帮助读者更好地理解车身轻量化设计的方法。
第五章设计案例分析及总结在本章中，我们将以一款车型为例，分析其车身轻量化设计的具体步骤和效果，并对车身轻量化设计做出总结。
同时，我们还将探讨车身轻量化设计所面临的挑战和未来的发展方向。
结论本文从文献综述、车身轻量化设计原则、车身轻量化设计方法和设计案例分析四个方面，系统地介绍了基于结构耐撞性的汽车车身轻量化设计的相关内容。
在进行车身轻量化设计时，设计师应根据材料特性和设计实践，结合虚拟设计和应力分析等方法，以保证车身结构的安全性和可靠性为前提，实现车身轻量化设计的目标。
B柱耐撞性与轻量化优化设计研究----轿车
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。
施欲亮等[8]研究了利用拼焊板进行前纵梁轻量化改进的设计方法。
基于碰撞安全性的轿车车身结构轻量化设计
基于碰撞安全性的轿车车身结构轻量化设计摘要汽车的发展永远离不开社会发展的需求，节能环保已成为当今的鲜明主题。
汽车轻量化技术在基本性能不变的情况下，可以提高车的动力性，减少能耗，降低排气污染，最后实现节能环保，因此汽车轻量化技术成为了汽车研究领域内的一项重要课题，有着十分迫切的需求和广阔的发展前景。
而车身结构轻量化作为整车轻量化的有效途径之一,近年被广泛研究应用。
本文即是基于碰撞安全性，对轿车车身结构进行轻量化设计。
在确保模态基本不变的条件下，追求车身质量最轻，选择车身上的零件，进行厚度的减小，再综合考虑板材的加工工艺和成本对零件进行第一阶段的优化。
接下来，根据安全性再对第一阶段的优化结果进行调整，使轻量化的车身达到安全性的要求。
以此实现了基于安全性的车身结构轻量化设计。
关键词 : 轻量化设计车身安全性Lightweight Design of Car Body Structure Basedon Collision SafetyAbstractThe development of the car can never be separated from the needs of social development, energy conservation and environmental protection has become a bright theme today. Car lightweight technology in the basic performance of the same circumstances, can improve the vehicle's power, reduce energy consumption, reduce exhaust pollution, and finally achieve energy saving and environmental protection, so the car lightweight technology has become an important issue in the field of automotive research , Has a very urgent demand and broad prospects for development. The lightweight structure of the vehicle body as one of the effective way of lightweight vehicle, in recent years has been widely studied and applied. This paper uses a car to study, based on the collision safety, the car body structure lightweight design. To ensure that the basic state of the same conditions, the pursuit of the lightest body quality, select the parts on the body, the thickness of the reduction, and then consider the plate processing technology and cost of the first phase of the optimization of parts. Next, according to the safety of the first phase of the optimization results to adjust, so that the lightweight body to achieve the safety requirements. In order to achieve a security based on the lightweight structure of the body design.Key words:Lightweight design of body safety北华航天工业学院本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）基于碰撞安全性的轿车车身结构轻量化设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。
利用碰撞模拟仿真优化汽车车身轻量化设计
利用碰撞模拟仿真优化汽车车身轻量化设计在汽车工程领域，轻量化设计已经成为一个重要的趋势和挑战。
随着环保意识的增强和燃油效率的要求，汽车制造商需要设计更轻、更节能的车辆。
而优化车身结构的轻量化设计对于提高汽车整体性能、节省能源和减少碳排放具有重要意义。
为了实现这一目标，碰撞模拟仿真技术被广泛应用于汽车车身轻量化设计中。
碰撞模拟仿真是一种基于计算机模型的工程分析方法，通过构建虚拟模型和模拟碰撞过程，评估车身结构的强度和安全性能。
通过预测碰撞过程中的应力和应变分布，可以识别并优化车身结构中的薄弱部位，提高车身刚度和耐撞性能。
此外，碰撞模拟还可以模拟不同碰撞情况下的变形和损伤机制，为车身材料的选择和优化提供依据。
在汽车车身轻量化设计中，碰撞模拟仿真可以通过以下几个方面发挥作用：1. 材料选择与优化：通过碰撞模拟仿真，可以评估不同材料在碰撞过程中的性能表现。
通过比较不同材料的强度、刚度和能量吸收能力，帮助工程师选择合适的材料。
同时，通过优化材料的厚度和叠层方式，可以实现更好的轻量化设计效果。
2. 结构优化：碰撞模拟仿真还可以用于优化车身结构的设计。
通过调整零部件的形状、位置和连接方式，可以降低重量、提高刚度和减少应力集中。
通过仿真比较不同设计方案的碰撞安全性能，可以选择最优结构方案。
3. 碰撞安全性评估：碰撞模拟仿真可以评估车身在不同碰撞情况下的安全性能。
通过模拟正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等不同碰撞情况，可以预测车身在碰撞过程中受到的应力和变形情况。
根据仿真结果，可以选择合适的安全装置和加强措施，提高车辆的碰撞安全性。
4. 耐久性评估：碰撞模拟仿真还可以评估车身在长期使用过程中的耐久性能。
通过模拟车辆在不同工况下的动态应力加载，可以预测车身的疲劳寿命和损伤累积情况。
根据仿真结果，可以针对性地进行结构加固和零部件更换，延长车身的使用寿命。
综上所述，利用碰撞模拟仿真优化汽车车身轻量化设计具有重要意义。
通过模拟碰撞过程，可以评估车身结构的强度、安全性能和耐久性能，为轻量化设计提供科学依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
料提升到一定等级的高强度钢材料 ，同时降低料 厚， 达到不降低 ｌ能指标 而减重的 目的 。 生
４３ 结构 优化 结果 ．
减重环节的高强度钢可以降低大部分料厚大 于 １ｍ ． ｍ的零件 ，通过使用更高等级的高强度钢 ０
材料 可 以降低料 厚 ０２ ｍ ０４ ．ｍ ． ｍｍ。 把 以上 可接受 的方 案结 合在 一起 ，将 未被 列 入 敏感 表 的零 件考 虑其 他要 求及 工艺 实现 。仿 真 分 析最 终 方 案 包 括 全 宽正 碰 、０ ４ ％侧 面 碰撞 和侧
问题 。
关键 词 ： 强度 钢 高
轻量 化
结构 耐撞 性
１ 引 言
汽 车 的安 全性 能 和节 能环保 是 目前 汽 车结 构 设计 面 临 的两大 问题 ，这 些 问题 与 汽车 的轻 量 化 问题 密切 相关 。据统 计 ， 车总重 量每 减轻 １％ ， 汽 ０
轿车车身结构安全性设计的基本思路是 ： 利 用 车身 的可变 形 区域有 效 吸收撞击 能 量 ，以确 保
结果 的基 础上 对工 字 梁结构进行 了改进 。
关键 词 ： Ｂ Ｕ 前桥 Ａ ＡＱ Ｓ
工 字梁
强度
１ 前 言
工 字 梁 是前 桥 总 成结 构 中 最重 要 的 承载 件 ， 传递着车架与路面之间的全部作用力 ，在汽车制
动 时承受 巨大的 载荷 ，因此 对极 限制动 工况 下 工 字梁 的强度分 析 十分必要 。本 文利 用有 限元 软件
２ 轿 车车身结构设计过程
１ 技 术纵横 ８
轻 型汽 车技 术
２１ （ ） ２７ ０２ ９ 总 ７
Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ在前桥工字梁结构改进中的应用
何 润华 沈 磊
（ 南京 汽车 集 团有 限公 司汽 车工程 研 究院 ）
摘
要
工 字 梁是前 桥 中最重要 的 承 载件 ，轮 毂 的全 部 载荷都 通 过 工字 梁传 递到 板 簧 ， 因此 工 字 梁 的 质 量 对 于 前 桥 的 影 响 巨大 。 在 本 文 中 ，利 用 有 限元 软 件 Ａ Ａ Ｂ ＱＵＳ对前 桥 总成 结构 强度 进行 了非线性 分析 ， 拟极 限制 动 工况 ， 模 并在模 拟
轻 量 化是本 次设 计所 关注 的主 题 。在该 轿 车 车身结 构设 计 开发 过程 中 ，首 先对 车身 在碰 撞过 程 中的撞击 载荷 传递 路径 进行 了研 究 ，进而 合理
构材料 ，在有效地保证结构耐撞性的同时大大降 低 了车身重量 ， 使得 重量 控制 在 目标 值 以下 。 针对
强板和 支架来 控制 碰撞 的能量 吸收模式 。
注度越来越高 。 提高汽车的碰撞安全性 ， 成为现阶 段汽车车身设计 中最重要 的研究课题之一 ，而在 碰 撞 过 程 中汽 车 车 身将 吸收 绝 大部 分 的能 量 ， 对
汽 车安 全起着 很 大的作 用 。 上 ， 综 车身轻 量化 问题 具 有 多 目标 性 ，各 目标 之 间的响 应非 线性 程度 不 统 一 的特点 。 以 ， 身结构 轻量化 设计 是一 个多 所 车 目标 、 多参数 、 多约 束 的复杂工 程优 化课题 。 本文结 合 某轿 车项 目 ，应 用 高强 度钢 车 身结
、’ ’ 、 。 、 ’ 、 ～ 、 ’ ’ ． Ｕ 。 ’ 。 。
Ａ Ａ Ｕ 分 析 了前桥 总 成 的极 限制 动工 况 ，着 重 ＢＱ Ｓ 观察 工字 梁 的应 力分 布情况 ，并 对其 结构 做 出 了 局部改 进 。
２ 分 析 原 理
乘员 的有效 生存 空 间。 车身设计 中 ， 重点 考虑 在 应 撞击 力 的传递 路 径 、碰 撞 能量 吸收 和驾驶 室 的变
形情 况 。
燃油消耗可降低 ８ ％左右。由于车身结构重量 占 轿 车 总重 量 的 ４ ％ 左右 ， ０ 汽车 车 身结 构 的轻 量 化 对 于整 车的轻 量化具 有重 要意 义 。 另一方 面 ， 随着
面碰撞 。
侧面碰撞 １７ ｍ（ ６ ｍ Ｂ柱对应 Ｒ点） ７Ｉ 腹 ６ Ｉｓ ０ ｒ 车门） ｍ（ ａ ３ 胸 ． Ｎｓ ．ｆ ８ｌ ，
５ 结 论
本 文结合某 轿 车项 目，分 析 了汽车 车身 的结 构和 布置 特点 ，以轻 量化 和结构 耐撞 性 为设 计 目
标， 研究分析了撞击力的传递路径并进行 了合理 规划 ，同时大量使用高强度钢材料达到进一步满 足减 重 的 目的 。 了达到多 目标结构 优化 的 目的 ， 为 运用 灵敏 度分 析 的方 法 ，在达 到减 轻车 身结 构 重 量 目标的同时 ，又满足了车身结构耐撞性及刚度 强 度要求 。
细致 的设 适用于类似需要大量应用高强
度钢 车型 的设 计 方法 。
前提下 ， 以轻量化为 目 标进行优化 ， 大量使用高强
度钢 材料 ，降低结 构重 量 以达到 车身 轻量 化 的 目 标。 这样 即保 证 了结 构耐撞 性能 达到 目标要求 ， 又 实 现 了汽 车轻量 化 的 目的。
２ １ 非线 性 问题 的求解 ．
有 １ ８个零 件能 够 冲压成 型 ，把 这 １ ８个零 件 的材
表 ２ 优 化设 计 后 结构 耐撞 性 满足 目标 要 求
工况 全宽正碰 偏置碰撞 最大侵入量 １０ ｍ ｏｍ ９ ｍｍ ５ 加速度 ／ 侵入速度 Ｇｌ １ｇ Ｇ ＝ ３ ＝７ ，２３ｇ 参考值 Ｇ￣＝ ２ ３ｇ
结 果 表 明 ，结 构 优 化 前 后 白车 身 重 量 可 由 ２４３ ｇ 为 ２ ４５ｇ减 重 ９８ｇ 达 到 项 目要 求 ３． 减 ｋ ２．ｋ ， ． ， ｋ 重量 。白车身 中 ５ ．％的材 料为高 强度钢 ， ７３ 有效 的 降低 了车身重 量 。 同时 结构 耐撞性 也满 足 了 目标
要求 ， 分析 结果 如表 ２ 。
汽 车特 大安 全事 故频 发 ，社会 对 汽车安 全 性 的关
车身 结 构 的安 全 性 考核 指 标 主要 有 两 方 面 ：
一
方面 ， 身抗撞 结构 要尽 量多 吸收撞 击 能量 ， 车 使
作 用 于乘 员 的 伤 害 值 和 加 速 度 降 到 规 定 的范 围 内 ； 一 方 面 ， 控制 车身 结构 的变 形量 ， 免方 另 要 以 向盘 、 板等部 件对乘 员形 成直接 伤害 。 踏 进行 结构 设计时， 应综 合考 虑这 两方 面 的作用 ， 用有 限元 运 方 法对 设计 方案 进行 比较 ，同时在 结构 上进 行某 些 改变 ， 在纵 梁上 布置变 形导 向槽 ， 者增 加加 如 或
轿 车 重 心低 、 质量 大 、 前舱 可 变 性 空 间小 的特 点 ， 完成 了正 向的结构 耐撞 性设 计 ，获得 了较 好 的碰
规划了撞击力传递路径上的车身结构件 ，以此为 依据对 车身结 构进 行 了优 化 。 然后 ， 根据轿 车车 身 的布置需求，通过有限元的方法计算并提出更为
轻 型汽 车技 术
２ １ （ 总 ２７ ０ ２ ９） ７
技 术纵横
１ ５
基于 结构 耐撞性 的汽车车身轻量化设计
卢 山
（ 汽汽 车集 团有 限公 司汽 车工 程研 究院 ） 南
摘
要
汽车的能量消耗与 自身重量成正比。在保证碰撞安全 ｝的前提 下， 生 尽量减轻 汽车 自 ， 重 以降低不必要的能耗成为近年来汽车车身设计研究的热点。本文从 高 强度钢材料在汽车车身结构 中的应用研 究入手 ， 探讨汽车车身耐撞性和轻量化的