安赛乐米塔尔钢铁企业
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B柱外侧 后部地板横梁
A柱下部外侧
不锈的
装配验证法
基于ArcelorMittal法的
焊接堆积验证
试验可焊性范围和横向拉伸试验
试验验证
数字可焊性范围
借助Sorpas 进行数字验证
全面评估
OEM 接 受 标 准
焊接工艺验证
试验测试举例
良 好 的 可 焊 性 窗口
可接受的溶化区大小
焊接电流
插塞直径
得到插入断裂模式
钢材
钢材→先进高强度
可用ArcelorMittal产品的使用
→准备在新车项目上实施的方案
超平碳产品
实质上级别＞780MPa · 双相系列 · 复合相系列 · Usibor®1500P · 调整的焊接坯料（特别是 Usibor®1500P/Duvtibor®500） · Trip 780 · 马氏体系列 而且 · FF280 DP0.6mm 其他ArcelorMittal产品的集成
S 改善项目：基本汽车
欧盟范围自重
白车身 碰撞管理系统 附加部件 （挡板和护板） •热冲压 •长车身的冲压 •辊形 白车身（+碰撞管理系统） 基本重量分解
北美范围自重
白车身 碰撞管理系统 附加部件 （挡板和护板） •激光焊接板的冲压 •辊形 白车身（+碰撞管理系统） 基本重量分解
低碳钢
抗拉强度值
全球前模块
基准 S—改善项目
降低成本
自重最低的白车身：成本概要
以中等成本达成轻量化目标！
工装摊销 总成 工艺
材料
基础车辆
自重最低的车辆
各模块成本变化
前部模块 后部模块 欧盟
后部模块 北美
车身侧围 欧盟 车身侧围 北美 车门模块
成本
自重下降
服务
数据库（范围与试验）
静态 用5个各向同性硬化模型（不随时 间变化）的参数进行3个方向（0℃， 45℃，90℃）的非轴向拉伸试验 （ISO或JIS）
S—改善项目 S—改善项目
乘员保护
前副车架
下操纵臂设计样本
门模块
传动轴
有关S—改善
· 目标
—以现代基本C级车为基准，用当前的先进高强度钢制造的自重最低的汽车
—按照子模块制造一个全球方案的产品样本 —包括全球碰撞和刚度要求与性能等级 —使成本尽可能最低 ·范围 —白车身，附加装置和底盘 ·全球ArcelorMittal研发团队包括： —汽车供应商（工程办公室、模具制造商、原型制造商） —行业伙伴（Gestamp 和MA）
低碳钢
54% 先进高强度钢 工艺
• 热冲压 • 辊形 29个部件 2个部件 • 激光焊接板冲压 16个部件
• 激光焊接板冲压 8个部件
可持续性
生命周期分析结果 白车身和附加装置的 全球气温变暖潜力
整车使用阶段的
温室气体排放降低
→6.23g CO2/km
生态效益 使用阶段 生产+生命终端
使用阶段： • 所用燃油：汽油 • 预期使用期限：200 000km • 燃油经济性：6.6l/100km
在16m/s平均挤压力下进行动态轴向 压缩试验 在8m/s峰值力下进行动态3点 弯曲试验
减轻VS极限抗拉强度 在16m/s进行的动态压缩试验
减轻VS屈服强度 在8m/s峰值力下进行动态3点弯曲试验
参考
目标
参考
目标
安全性
钢材方案优化
每种方案下，检查所有汽车要求。
碰撞评估
—EuroNCAP，后部碰撞，AZT Danner，顶棚挤压，车门碰撞…
基础
超高强度钢 ＞600MPa VHSS ＜600MPa 高速钢 ＜400MPa 低碳钢 ＜220MPa
抗拉强度值
降低自重=40kg
白车身+前门
一般钢解决方案 一般钢材方案
前部框架 发动机罩 车顶拱 后部模块
多连杆式后悬 架
前纵梁设计样本
扭杆式后桥
前保险杠设计样本
车身侧围设计样本 +突破性解决方案
应用结构化粘接
全球性能 全球性能
刚度目标满足
或超越
许多热冲压解决方案
在自重最小的白车身概念中， 29个部件使用压力硬化钢制 作
激光焊接方案
在自重最小的白车身概念 中，16个部件使用激光焊 接板制作
S改善项目最轻量化的汽车：总结
基本重量（kg） 重量下降（kg） 重量下降率（%）
白车身+ 碰撞管理系统 所有（包括范围外的） 结构部件 顶盖和车身侧围 300 179 36 41 35 5 14% 20% 14%
焊接机械强度可接受
工业验证法
验证与成本分析同步进行
2.装配控制
1.设计控制
• 主要空截面定义
• 凸缘宽度＞12mm • 装配顺序检查
1. 接合面控制 • 干涉 • 零部件之间的间隙
4.制造 • 成形工艺定义 •成本评估
用户支持
从先进工程到量产
先进研究
汽车设计 项目
汽车 工业化 量产
先进p;弯曲），模态分析，车门凹陷…
成形可行性
—进行有限元模拟以评估成形性（冷冲压和热冲压）
装配可行性
—焊接风险分析并对关键装配进行试验
工业验证
—工业成形与装配顺序
—成本评估
解决方案
一般基本车型装置
两种版本→一个欧洲版，一个北美市场适应版。 • 识别2010C级轿车的典型结构、质量、材料分布和功能要求。
先进高强度钢图表
（抗拉强度值）
现有涂层
未来涂层 高强度钢
低碳钢
· 用于白车身的不锈材料（17.7 C950） · 用于底盘的管制产品 · 用于排气系统的不锈材料（K44X，LWB，管件） · 用于弹簧（2050MPa），转向节（锻造的SOLAM B1100）的长件
强度
强度增大→自重降低
•使用ArcelorMittal的先进高强度钢，在保持良好碰撞性能的前提下，有可能找 到自重降低的解决方案。 •根据动态压缩和3点弯曲的比较结果，得到建议方案
碰撞管理系统
附加装置 汽车全部 全部 车门（4个）
10
94 61 394
1
16 11 57
10%
17% 18% 14%
自重降低57kg 白车身（结构部件）62%的 部件，自重下降了20%
白车身+碰撞管理系统
基本重量分解 基本重量分解 最终重量分解 最终重量分解
36% 先进高强度钢 工艺
• 热冲压 • 辊形 4个部件 1个部件
满足全球要求的方案汇总: —每个部件70多个方案 —每个模块18个以上方案 —成本更低 突破性产品进一步降低自重（密度更低、发展前景更大的模块、 强度更高）→29kg
通过ArcelorMittal全球用户组向所有用户推广
演示硬件
基本
激光焊接板
北美车身侧围
基本
低碳钢
北美车门框方案
基本（4个不同部件） 门框（激光焊接板方案） 门框（激光焊接板方案）
包括图上没有表示出来的外后门槛 与基本结构相比，门框内结构重量也下降
全球范围—前门
基本
亮点
方案1→热冲压前部加强件： • 利用强度大的空截面 •将铰链区域与腰梁连接
方案2 →内部用激光焊接板 •前部区域更厚，级别更高 •腰部区域直接插入门内部
低碳钢
车门模块方案S1
腰梁
门板刚度更大
和铰链加强件
整体式门内部
前部空截面
有铰链加强件的门内 部
全球范围模块目录
在模块和子模块水平 上，对所有方案在下 列方面进行比较：
性能 自重下降 自由设计 成本效率 装配适应性
降低自重
方法 创新设计方案
子模块方法
基本配合
基本装置 基本 基本 4种方案 4个方案 后部模块 后部模块 3种方案 3个方案 前部模块 前部模块 自重最小的汽车
欧洲轿车车身钢材技术
ArcelorMittal（安赛乐米塔尔钢铁企业）
S—改善项目
钢铁 降低自重 降低成本 可持续性 安全性 实用性 强度 解决方案
目录
S—改善项目 钢铁 强度 安全性 解决方案 降低自重 可持续性 降低成本 服务
S—改善项目
来自EuroCarBody 2004的 ArcelorMittal 钢材概念
一般钢材方案， 中期产品创新
同步工程
应用 通过
同步工程
通过
汽车设计支持，短 期产品促销 与产品定型
通过 持续改进产品 与工艺， 降低成本项目
在生产场所进行冲 压与焊接支持
结论
白车身和挡板→以中等成本将自重降低57kg
（底盘部件的自重降低16kg）
整车使用过程中，温室气体（CO2)排放降低6.2g/km
• 在先前的ArcelorMittal钢汽车上实施基准数据
—CAD修改与配合以得到完整有限元模型 • 为完成所有负荷情况和质量要求进行模型优化
—耐碰撞性、刚度、成形与装配验证
ArcelorMittal 钢制汽车 基准信息 S-改善 欧盟基准 适应2010北美碰撞 要求 S-改善 北美基准
材料，结构
材料，结构
基本
前部模块—方案1
基本
激光焊接板
碰撞性能分析 方案1：碰撞性能分析
• 纵梁前部部件的平稳挤压
• 前部纵梁挤压力：15t 仪表板中部和底部良好的侵入程度 坚固稳定的凹坑特性
非常有效的碰撞箱形挤压
在前纵梁上，塑料张力保持为低于2%
欧盟后部模块 欧盟后部模块
基本
低碳钢
欧盟车身侧围
基本
低碳钢
车身侧围模块—方案1
降低自重的 优化
3种方案 3个方案 车身侧围 车身侧围
限制：
基准水平
3种方案 3个方案 车门模块 车门模块
NVH性能
最终刚度方案与性能
自重降低受刚度目标的限制 某些部件厚度必须增加 应用结构化粘接
有刚度要求的 部件厚度增加
目标 目标
刚度 静态扭转 静态弯曲 模态分析 第一次扭转 第一次纵向弯曲 第一次横向弯曲 ＞40Hz ＞42Hz ＞42.5Hz 40.5Hz 45.6Hz 42.8Hz 18000Nm/° 12000N/mm
现场
动态 用3个各向同性硬化模型（不随时间 变化）的参数在横向以不同的应变 率进行非轴向拉伸试验
疲劳
—包含4个模型参数的S-N 曲线 —E-N曲线
—Dang Van曲线
成形验证法
验证的渐进等级
热冲压
实验法
冷冲压 热冲压 试验
热冲压 试验
法
递增法
一步法
专家验证
模拟 模拟
成形工艺验证
以“具生产代表性”的成形工艺冲压的零部件举例
A柱下部外侧
不锈的
装配验证法
基于ArcelorMittal法的
焊接堆积验证
试验可焊性范围和横向拉伸试验
试验验证
数字可焊性范围
借助Sorpas 进行数字验证
全面评估
OEM 接 受 标 准
焊接工艺验证
试验测试举例
良 好 的 可 焊 性 窗口
可接受的溶化区大小
焊接电流
插塞直径
得到插入断裂模式
钢材
钢材→先进高强度
可用ArcelorMittal产品的使用
→准备在新车项目上实施的方案
超平碳产品
实质上级别＞780MPa · 双相系列 · 复合相系列 · Usibor®1500P · 调整的焊接坯料（特别是 Usibor®1500P/Duvtibor®500） · Trip 780 · 马氏体系列 而且 · FF280 DP0.6mm 其他ArcelorMittal产品的集成
S 改善项目：基本汽车
欧盟范围自重
白车身 碰撞管理系统 附加部件 （挡板和护板） •热冲压 •长车身的冲压 •辊形 白车身（+碰撞管理系统） 基本重量分解
北美范围自重
白车身 碰撞管理系统 附加部件 （挡板和护板） •激光焊接板的冲压 •辊形 白车身（+碰撞管理系统） 基本重量分解
低碳钢
抗拉强度值
全球前模块
基准 S—改善项目
降低成本
自重最低的白车身：成本概要
以中等成本达成轻量化目标！
工装摊销 总成 工艺
材料
基础车辆
自重最低的车辆
各模块成本变化
前部模块 后部模块 欧盟
后部模块 北美
车身侧围 欧盟 车身侧围 北美 车门模块
成本
自重下降
服务
数据库（范围与试验）
静态 用5个各向同性硬化模型（不随时 间变化）的参数进行3个方向（0℃， 45℃，90℃）的非轴向拉伸试验 （ISO或JIS）
S—改善项目 S—改善项目
乘员保护
前副车架
下操纵臂设计样本
门模块
传动轴
有关S—改善
· 目标
—以现代基本C级车为基准，用当前的先进高强度钢制造的自重最低的汽车
—按照子模块制造一个全球方案的产品样本 —包括全球碰撞和刚度要求与性能等级 —使成本尽可能最低 ·范围 —白车身，附加装置和底盘 ·全球ArcelorMittal研发团队包括： —汽车供应商（工程办公室、模具制造商、原型制造商） —行业伙伴（Gestamp 和MA）
低碳钢
54% 先进高强度钢 工艺
• 热冲压 • 辊形 29个部件 2个部件 • 激光焊接板冲压 16个部件
• 激光焊接板冲压 8个部件
可持续性
生命周期分析结果 白车身和附加装置的 全球气温变暖潜力
整车使用阶段的
温室气体排放降低
→6.23g CO2/km
生态效益 使用阶段 生产+生命终端
使用阶段： • 所用燃油：汽油 • 预期使用期限：200 000km • 燃油经济性：6.6l/100km
在16m/s平均挤压力下进行动态轴向 压缩试验 在8m/s峰值力下进行动态3点 弯曲试验
减轻VS极限抗拉强度 在16m/s进行的动态压缩试验
减轻VS屈服强度 在8m/s峰值力下进行动态3点弯曲试验
参考
目标
参考
目标
安全性
钢材方案优化
每种方案下，检查所有汽车要求。
碰撞评估
—EuroNCAP，后部碰撞，AZT Danner，顶棚挤压，车门碰撞…
基础
超高强度钢 ＞600MPa VHSS ＜600MPa 高速钢 ＜400MPa 低碳钢 ＜220MPa
抗拉强度值
降低自重=40kg
白车身+前门
一般钢解决方案 一般钢材方案
前部框架 发动机罩 车顶拱 后部模块
多连杆式后悬 架
前纵梁设计样本
扭杆式后桥
前保险杠设计样本
车身侧围设计样本 +突破性解决方案
应用结构化粘接
全球性能 全球性能
刚度目标满足
或超越
许多热冲压解决方案
在自重最小的白车身概念中， 29个部件使用压力硬化钢制 作
激光焊接方案
在自重最小的白车身概念 中，16个部件使用激光焊 接板制作
S改善项目最轻量化的汽车：总结
基本重量（kg） 重量下降（kg） 重量下降率（%）
白车身+ 碰撞管理系统 所有（包括范围外的） 结构部件 顶盖和车身侧围 300 179 36 41 35 5 14% 20% 14%
焊接机械强度可接受
工业验证法
验证与成本分析同步进行
2.装配控制
1.设计控制
• 主要空截面定义
• 凸缘宽度＞12mm • 装配顺序检查
1. 接合面控制 • 干涉 • 零部件之间的间隙
4.制造 • 成形工艺定义 •成本评估
用户支持
从先进工程到量产
先进研究
汽车设计 项目
汽车 工业化 量产
先进p;弯曲），模态分析，车门凹陷…
成形可行性
—进行有限元模拟以评估成形性（冷冲压和热冲压）
装配可行性
—焊接风险分析并对关键装配进行试验
工业验证
—工业成形与装配顺序
—成本评估
解决方案
一般基本车型装置
两种版本→一个欧洲版，一个北美市场适应版。 • 识别2010C级轿车的典型结构、质量、材料分布和功能要求。
先进高强度钢图表
（抗拉强度值）
现有涂层
未来涂层 高强度钢
低碳钢
· 用于白车身的不锈材料（17.7 C950） · 用于底盘的管制产品 · 用于排气系统的不锈材料（K44X，LWB，管件） · 用于弹簧（2050MPa），转向节（锻造的SOLAM B1100）的长件
强度
强度增大→自重降低
•使用ArcelorMittal的先进高强度钢，在保持良好碰撞性能的前提下，有可能找 到自重降低的解决方案。 •根据动态压缩和3点弯曲的比较结果，得到建议方案
碰撞管理系统
附加装置 汽车全部 全部 车门（4个）
10
94 61 394
1
16 11 57
10%
17% 18% 14%
自重降低57kg 白车身（结构部件）62%的 部件，自重下降了20%
白车身+碰撞管理系统
基本重量分解 基本重量分解 最终重量分解 最终重量分解
36% 先进高强度钢 工艺
• 热冲压 • 辊形 4个部件 1个部件
满足全球要求的方案汇总: —每个部件70多个方案 —每个模块18个以上方案 —成本更低 突破性产品进一步降低自重（密度更低、发展前景更大的模块、 强度更高）→29kg
通过ArcelorMittal全球用户组向所有用户推广
演示硬件
基本
激光焊接板
北美车身侧围
基本
低碳钢
北美车门框方案
基本（4个不同部件） 门框（激光焊接板方案） 门框（激光焊接板方案）
包括图上没有表示出来的外后门槛 与基本结构相比，门框内结构重量也下降
全球范围—前门
基本
亮点
方案1→热冲压前部加强件： • 利用强度大的空截面 •将铰链区域与腰梁连接
方案2 →内部用激光焊接板 •前部区域更厚，级别更高 •腰部区域直接插入门内部
低碳钢
车门模块方案S1
腰梁
门板刚度更大
和铰链加强件
整体式门内部
前部空截面
有铰链加强件的门内 部
全球范围模块目录
在模块和子模块水平 上，对所有方案在下 列方面进行比较：
性能 自重下降 自由设计 成本效率 装配适应性
降低自重
方法 创新设计方案
子模块方法
基本配合
基本装置 基本 基本 4种方案 4个方案 后部模块 后部模块 3种方案 3个方案 前部模块 前部模块 自重最小的汽车
欧洲轿车车身钢材技术
ArcelorMittal（安赛乐米塔尔钢铁企业）
S—改善项目
钢铁 降低自重 降低成本 可持续性 安全性 实用性 强度 解决方案
目录
S—改善项目 钢铁 强度 安全性 解决方案 降低自重 可持续性 降低成本 服务
S—改善项目
来自EuroCarBody 2004的 ArcelorMittal 钢材概念
一般钢材方案， 中期产品创新
同步工程
应用 通过
同步工程
通过
汽车设计支持，短 期产品促销 与产品定型
通过 持续改进产品 与工艺， 降低成本项目
在生产场所进行冲 压与焊接支持
结论
白车身和挡板→以中等成本将自重降低57kg
（底盘部件的自重降低16kg）
整车使用过程中，温室气体（CO2)排放降低6.2g/km
• 在先前的ArcelorMittal钢汽车上实施基准数据
—CAD修改与配合以得到完整有限元模型 • 为完成所有负荷情况和质量要求进行模型优化
—耐碰撞性、刚度、成形与装配验证
ArcelorMittal 钢制汽车 基准信息 S-改善 欧盟基准 适应2010北美碰撞 要求 S-改善 北美基准
材料，结构
材料，结构
基本
前部模块—方案1
基本
激光焊接板
碰撞性能分析 方案1：碰撞性能分析
• 纵梁前部部件的平稳挤压
• 前部纵梁挤压力：15t 仪表板中部和底部良好的侵入程度 坚固稳定的凹坑特性
非常有效的碰撞箱形挤压
在前纵梁上，塑料张力保持为低于2%
欧盟后部模块 欧盟后部模块
基本
低碳钢
欧盟车身侧围
基本
低碳钢
车身侧围模块—方案1
降低自重的 优化
3种方案 3个方案 车身侧围 车身侧围
限制：
基准水平
3种方案 3个方案 车门模块 车门模块
NVH性能
最终刚度方案与性能
自重降低受刚度目标的限制 某些部件厚度必须增加 应用结构化粘接
有刚度要求的 部件厚度增加
目标 目标
刚度 静态扭转 静态弯曲 模态分析 第一次扭转 第一次纵向弯曲 第一次横向弯曲 ＞40Hz ＞42Hz ＞42.5Hz 40.5Hz 45.6Hz 42.8Hz 18000Nm/° 12000N/mm
现场
动态 用3个各向同性硬化模型（不随时间 变化）的参数在横向以不同的应变 率进行非轴向拉伸试验
疲劳
—包含4个模型参数的S-N 曲线 —E-N曲线
—Dang Van曲线
成形验证法
验证的渐进等级
热冲压
实验法
冷冲压 热冲压 试验
热冲压 试验
法
递增法
一步法
专家验证
模拟 模拟
成形工艺验证
以“具生产代表性”的成形工艺冲压的零部件举例