【正文】 經(jīng)廣泛應用，在國內(nèi)的發(fā)展應用剛剛起步。圖7輕量化與成本的關系示意圖4 運用CAE技術進行某微型客車車架結構的分析與優(yōu)化設計 CAE技術CAE（計算機輔助工程分析）技術的興起及應用，滯后于CAD（計算機輔助設計）技術，尤其在汽車工業(yè)以及機械行業(yè)。由于從B點到C點的減重過程伴隨著成本的上升，最終的減重程度將取決于對成本的可接受度，即每減重一公斤所增加的成本的可接受度，從而確定C點的位置，即減重的最大限度點。從下圖（圖7）可以看出，通過考慮幾何尺寸、結構設計、載荷大小、使用條件等輕量化設計手段可以使零件的重量和成本同時下降一定的幅度，如圖中從A點到B點所示。圖6各類碰撞法規(guī)成本是輕量化設計中的重要因素。．性能：滿足各類碰撞法規(guī)白車身的動態(tài)剛度、靜態(tài)剛度及其他特性與車輛的被動安全密切相關，是優(yōu)化車身抗沖擊能力并滿足各類碰撞法規(guī)的基礎。由于乘用車輕量化的重點是白車身、覆蓋件和懸掛系統(tǒng)，當從不同角度評價一個產(chǎn)品的輕量化水平時，Ct的取值應不同。舉例來說，某兩個輕量化白車身用材及在功能、減重和成本上的比較見表3。因此，當我們評價一個產(chǎn)品的輕量化設計時，必須考慮功能、減重和成本等三方面內(nèi)容。蜂窩夾層材料是早已在飛機上采用的材料，其最大特點是剛性高、比強度高、密度低。其發(fā)展史只有20年左右，但具有優(yōu)良的力學性能(高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損等)和化學性能(耐熱沖擊、耐氧化、蠕變等)。 其他輕量化材料在國內(nèi)，SMC材料在汽車領域也得到了廣泛的應用，尤其是商用汽車領域。其中尤以SMC和GMT的應用最為廣泛。復合材料作為汽車材料具有很多優(yōu)點：密度小、設計靈活美觀、易設計成整體結構、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等。常用的是玻璃纖維和熱固性樹脂的復合材料。塑料也在向制作車身覆蓋件方向發(fā)展。而后逐漸向結構件和功能件擴展。塑料是由非金屬為主的有機物組成的，具有密度小、成型性好、耐腐蝕、防振、隔音隔熱等性能，同時又具有金屬鋼板不具備的外觀色澤和觸感。表2軋制鋁合金板在商用車上的用途、產(chǎn)品類型及主要性能要求 塑料和復合材料與相同結構性能的鋼材相比，塑料和復合材料一般可減輕部件的重量在35％左右。相對于使用鋼鐵材料，在商用車上使用鋁合金主要有三方面優(yōu)勢：（1）可減輕整車重量，從而帶來提高有效載荷、降低燃油消耗、提高制動性能、降低整車重心提高安全性、降低對路橋的損壞、提高輪胎壽命等效果；（2）可減少防腐維護費用，因為不再需要噴涂載貨平板或載貨廂，板料有切痕和刮傷時也不致生銹，易于清洗并保持美觀；（3）可設計額外的美觀裝飾，如設計光亮的裝飾件、 保險杠、 油罐、踏板等。又如瑞典SCANNIA的一款牽引車，通過對駕駛室、車體裝飾件、車罩蓋、散熱器、保險杠、引擎、變速箱殼體、輪轂、燃料罐、懸架、框架縱梁、橫梁、車門等使用鋁合金，共可減重1137公斤。其中結構件包括：發(fā)動機缸體、保險杠系統(tǒng)、散熱器、空氣壓縮機活塞、發(fā)動機支架、懸架零件、制動零件、驅(qū)動軸、座椅支架、車身結構件及零件、車輪、后罩板、懸架支架、儀表板結構件、風周邊結構件、電子分配系統(tǒng)等。圖4我國汽車用鍍鋅板和高強度鋼量占白車身重量比例圖鋁材料的很多特點使其適宜于在汽車上應用：（1）重量輕，僅為鋼材的1/3，因而可提高車輛有效載荷比例；（2）強度、韌性高，接近于鋼；（3）耐腐蝕性能好，氧化鋁是天然的防腐屏障，不需涂層或襯套，不污染運輸貨物；（4）易于擠壓成形；（5）低溫性能優(yōu)異；（6）物理性能優(yōu)良，包括優(yōu)良的表面反射性能和熱傳導性能、無磁性、不產(chǎn)生火花、無毒等；（7）良好的可再生性?？紤]到成本問題，有時也采用非鍍層板、熱軋板或冷軋板。韓國POSCO鋼鐵公司正在開發(fā)納米鍍層板，以提高鍍層的結合力，防止鍍層在加熱和成形淬火過程中剝落。由于熱成形過程是重新加熱到奧氏體區(qū)的過程，為避免或減少加熱過程的氧化，需要對熱成形鋼進行表面鍍層。 Stainless—不銹鋼。 Mart—馬氏鋼。CP—復相鋼。HSLA—高強度低合鋼。IS—各向同性鋼。HSSIF—高強度IF鋼。IF—無間隙原子鋼。用鋼選擇是保證熱成形零件性能的重要一環(huán)。目前凡是達到UNCAP碰撞4星或5星級水平的乘用車型，其安全件（A、B、C三柱和保險杠防撞梁、門防撞桿、保險杠防沖柱等）大都采用了抗拉強度1500MPa、屈服強度1200MPa的馬氏體鋼。目前還難以生產(chǎn)出滿足這一強度級別的雙相鋼和TRIP鋼，即便能夠生產(chǎn)出來，在這樣高的強度下，沖壓構件的回彈和模具的磨損等問題也難以解決。汽車設計中，兼顧輕量化和碰撞安全性的一個重要手段是采用高強度輕量化材料。三個關注是，要關注模具基體的剛性與韌性，防止失效；關注模具表面硬化，防止磨損；關注模具表面粗糙度，保證零件表面質(zhì)量。在模具設計過程中，要特別注意兩個突出和三個關注。 表1. 開發(fā)材料的力學性能為了解決這些問題，對超高強度鋼（AHSS）零件模具的設計和選材極為關鍵。而目前高強度鋼成形的主要問題，則是與彈性應力及應力釋放相關的零件尺寸精度和回彈問題，見圖2。但是，高強度鋼應用的技術難點在于成形技術。圖1顯示目前各種材料在汽車制造中的百分比。2. 汽車車身輕量化設計的材料選擇．高強度鋼是占主導地位的輕量化材料 高強度鋼的應用及技術難點盡管輕金屬材料、塑料、復合材料等近年來在汽車上的應用不斷擴大，但高強度鋼以其在成本、安全、制造工藝等方面的優(yōu)勢，依然是首選的輕量化材料。因此減輕車架自重對車輛輕量化研究具有重要的意義。車輛輕量化是減少原材料的消耗、降低車輛的生產(chǎn)成本、減少排放的最有效措施之一 。一方面汽車輕量化與材料密切相關；另一方面，優(yōu)化汽車結構設計也是實現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。 輕量化技術的發(fā)展汽車輕量化的技術內(nèi)涵是：采用現(xiàn)代設計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進行優(yōu)化設計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標。材料顯示：汽車自重每減少10%，油耗約降低6%～8%、排放降低5%—6%；車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10%，燃油效率可提高3%；而燃油消耗每減少1升。車輛輕量化是節(jié)能減排的重要手段，實現(xiàn)輕量化對乘用車來說，可以直接提高燃油經(jīng)濟性，高強度材料的使用還可提高安全性；對商用車，可以有效提高單位承運能力和平均燃油效率。然而，汽車輕量化絕非是簡單地將其小型化而已。is excellent to turn a design.1 汽車輕量化概述 汽車輕量化的意義 當前，能源短缺及環(huán)境污染問題已成為制約中國汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的突出問題，無論是從社會效益還是經(jīng)濟效益考慮，低油耗、低排放的汽車都是節(jié)約型社會發(fā)展的需要。educing in weight。優(yōu)化設計AbstractThe vehicle reducing in weight is most the production cost of dissipation, step