白车身轻量化解决方案

专题

白车身轻量化解决方案

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%。对于任何汽车，白车身都是主要的结构部件，其主要用来支撑汽车动力装置和各种辅助部件，并保证汽车的被动安全性能。实现汽车轻量化必然涉及到白车身轻量化，如何在满足被动安全法规的前提下实现白车身的轻量化成为了汽车行业的研究热点。概述了白车身轻量化的解决方案。

实现汽车白车身轻量化不仅要考虑白车身质量的减轻，而且需要保证轻量化后白车身的强度和刚度等性能。实现白车身轻量化的主要解决方案包括整体优化设计、零件局部优化、零部件厚度优化和新型连接工艺4种。整体优化设计通过对车身结构的拓扑优化，在保证车身强度和刚度的同时减轻多余质量。进行拓扑优化时的设计变量包括覆盖件形状和材料强度。零件局部优化通过使用减重孔来减轻零件质量。确定减重孔时，对零件强度和刚度进行分析，依据分析结果消除零件负荷效率较低的部分。零部件厚度优化通过利用薄板代替原本的厚板实现质量减轻。在薄板代替过程中，为减少轻量化的盲目性，借助有限元分析方法确定各覆盖件厚度，并在白车身整体强度和刚度之间进行权重，针对确定的权重进行优化，实现白车身质量的减轻。新型连接工艺通过使用激光焊接或胶接，消除传统熔焊连接面和焊点处多余的材料，实现质量减轻。

除上述4种轻量化解决方案外，使用超高强度合金钢和密度较低的金属材料，以及碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等也可以实现白车身轻量化。但需要注意的是，使用新材料将会导致汽车生产成本的增加，且需要对原有的生产线进行改造。

Pranav Shinde et al.SAE 2016-01-8138.

编译：陈丁跃