应用多材料结构概念发掘客车的轻量化潜力



应用多材料结构概念发掘客车的轻量化潜力

典型的客车壳体结构的质量超过车身总质量的40%，说明其本身具有巨大的减重潜力。另一方面，壳体结构的车身基本骨架提供了足够的强度和刚度，以满足弯曲扭转刚度和被动安全性的要求。

一种常见的轻量化方式是用屈服强度较高的材料完全代替现有的结构材料，来尽可能地减小截面厚度。另一种轻量化方式是在特定的区域选择性地用高强钢取代传统钢材。第1种轻量化方式仅使用单一材料，在采购和制造方面有一定的优势，但从设计的角度来看，这并不是最优的方案，也会使成本增加。本研究通过将多材料结构概念应用到一种现有的8m城市客车来研究其设计内涵和长期效益，客车采用了第2种轻量化方式。

本研究对多材料结构概念在减轻客车空载质量、提高安全性和运营效率方面的作用进行了探讨，评估了客车的多材料结构概念，并从设计标准、材料选择、高强度材料组件选择、侧翻有限元模拟、减轻质量、节约成本等6个方面讨论了多材料公共汽车的轻量化优化策略。虚拟仿真结果表明，在不影响强度和刚度前提下，多材料结构概念能给客车带来显著的轻量化效果。最后，运用寿命周期成本法，从节省燃油角度证明了这种轻量化方式的有效性。

Anil Kumar Cherukuri et al. SAE 2014-01-2453.

编译：黄河