钢铝混合白车身在汽车轻量化中的应用及乘用车轻量化实例

在节能减排和新能源汽车长续航里程的需求下,汽车轻量化是目前最有效的手段,白车身重量占据整台汽车较大百分比,白车身轻量化是汽车减重的核心目标,目前新型轻量化设计,铝合金白车身在乘用车领域已被广泛使用,但全铝车身也存在材质本身缺陷,铝合金强度低于钢,关键强度位置无法达到碰撞要求,文章以热成型钢作为关键强度建与铝合金组成混合材质的乘用车白车身实例进行分析,比较传统的钢制车身,可使整车减重40%。并保证汽车优异碰撞性能要求。     

电动赛车轻量化材料车身设计及分析

为某电动赛车设计轻量化材料车身,通过对车身的三维建模,以及综合运用有限元模态分析技术,选用不同材料,优化车身结构,对整车车身的轻量化进行了较为深入的研究。通过文章的研究,对电动赛车车身在材料运用上提供了理论基础与技术支撑,与传统电动赛车的车身重量相比,车身重量大幅降低。     

基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

Comfort enhancement by an active vibration reduction system for a flexible railway car body

In order to improve the ride comfort of lightweight railway vehicles, an active vibration reduction system using piezo-stack actuators is proposed and studied in simulations. The system consists of actuators and sensors mounted on the vehicle car body. Via a feedback control loop, the output signals of the sensors which are measuring the flexible deformation of the car body generate a bending moment, which is directly applied to the car body by the actuators. This bending moment reduces the structural vibration of the vehicle car body. Simulations have shown that a significant reduction in the vibration level is achieved.     

Comfort enhancement by an active vibration reduction system for a flexible railway car body

In order to improve the ride comfort of lightweight railway vehicles, an active vibration reduction system using piezo-stack actuators is proposed and studied in simulations. The system consists of actuators and sensors mounted on the vehicle car body. Via a feedback control loop, the output signals of the sensors which are measuring the flexible deformation of the car body generate a bending moment, which is directly applied to the car body by the actuators. This bending moment reduces the structural vibration of the vehicle car body. Simulations have shown that a significant reduction in the vibration level is achieved.     

Structural design of an outer tie rod for a passenger car

This study proposes a structural design method for an outer tie rod installed in a passenger car. The weight of the outer tie rod is optimized by using the aluminum alloy Al6082M, which is developed as a steel-substitute material, and applying structural optimization techniques. The high strength aluminum with improved mechanical properties was developed to reduce the weight of the outer tie rod. The newly developed aluminum alloy Al6082M is applied as the material of the outer tie rod. The static strength due to inertia force, durability and buckling performances are considered in the structural design of the outer tie rod. At the proto design stage of a new outer tie rod, it is cost-effective to utilize FE (finite element) analysis to predict each of these performances. In addition, the current trend in the structural design of automobile parts is to use optimization techniques to reduce the weights of the parts. First, for an arbitrary base design, the static strength, the life cycle and the buckling load are calculated to check whether the design satisfies its criteria. Then, the critical performance is selected so as to include its loading condition only in the optimization process. In this study, the metamodel based optimization process using kriging is adopted to obtain the minimum weight satisfying the critical design requirement. Then, the feasibility of the determined optimum shape is investigated against the other performances. Finally, the optimum design of outer tie rod is modified by considering forging efficiency. The performances of the final design are investigated through simulation and experiment.     

铝在汽车材料中的运用及展望

近年来国内外学者在汽车轻量化研究方面取得了诸多成果,但仍然存在较多问题,研究方法仍然集中在对汽车车身的一些零部件用低密度材料进行替换,这些方法大多数仍是凭经验设计,文章在前人的研究基础上,对汽车轻量化设计进行了较为系统和深入地研究,在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能地降低汽车产品自质量,达到减轻质量、降耗及安全的综合指标,并且介绍了铝的性质及铝合金的特点,同时列举了铝在汽车上应用的一些实例,同时也提出了发展趋势。     

车门的轻量化设计

利用ANSYS和LS-DYNA软件，对不同结构和不同材料的车门承载进行静态和动态校核，从而确定车门的轻量化设计方案，并且从材料成本的角度分析了轻量化方案的优劣性。     

国外钢板在轿车发展中的作用

本文从法规限制，市场需求和生产制造等方面评述了轿车工业面临的压力，论述了钢板用于制造轿车壳体的特点，根据轿车材料的选择原则，无论是近期还是未来，钢板仍将是轿车壳体的主要材料。针对轿车壳体的应用，简述了薄钢板，镀层钢板和复合夹层减振钢槔的现状和发展趋势。     

一种用于车内结构声源辨识的方法

结合“声学互易性原理”及车内噪声有限元分析，提出一种车内结构声源辨识的方法。该方法可以摆脱对试验的依赖，因而能够应用于车身结构的图纸设计阶段。然后，采用该方法对某型国产轿车的车内结构声源进行辨况，发现对驾驶员右耳位置处噪声贡献最大的车身结构板块为右前车项，这一结论与采用相关分析法所得结论相一致。最后，基于车内降噪优化模型对右前车顶进行降噪处理，获得了明显的降噪效果。     

FSC赛车空气套件CFD优化设计

在满足FSC赛车设计规则要求前提下,对空气套件进行了结构优化设计,重点完成了赛车尾翼的优化设计和分析。利用CFD技术对赛车车身模型进行了外流场分析,并通过在赛车尾部加装不同间隙和攻角的尾翼,进行车身外流场模拟对比分析,研究尾翼在改善赛车气动特性方面的影响规律,研究确定了空气动力学装置在不同比赛项目时的调教策略。通过对比分析赛车车辆周围气流的压力分布和速度分布规律,研究高速赛车的负升力效果,对于提高赛车的操纵稳定性和安全性具有非常重要的意义,对于指导赛车尾翼的正确安装、确定尾翼在不同比赛项目时的调教策略有一定的指导意义。     

EWL组合近似模型在铝车身轻量化优化中的应用

以铝车身为研究对象,基于详细接头建立了铝车身参数化概念模型,其与车身详细模型的误差控制在15%以内,满足工程开发要求。采用相对灵敏度分析法筛选出铝车身的8个关键断面作为设计变量。提出EWL组合近似模型;运用最优拉丁超立方设计(Optimal Latin Hypercube Design,OLHD)采样法分别建立基础性能的KRI、响应面法(Response Surface Methodology,RSM)、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)法、反比例平均化(EI)法、启发式计算(EG)法和EWL组合近似模型,通过对比分析误差评价指标得出EWL组合近似模型具有最优的拟合精度和稳定性。综合运用EWL组合优化模型和组合优化算法,即全局自适应模拟退火算法(Adaptive Simulated Algorithms,ASA)和梯度序列二次规划(Non-linear Programming by Quadratic Lagrangian,NLPQL)法的组合优化策略对参数化概念铝车身模型进行轻量化优化。结果表明,在4项基础性能不降低的情况下实现铝车身质量减轻6.7 kg,占整车质量的6.58%,且试验误差控制在10%以内,取得了较好的轻量化效果,为概念设计阶段的铝车身轻量化设计提供指导。     

轿车侧面碰撞安全性能改进措施探讨

介绍了通过改进车身结构来改善轿车侧面碰撞安全性能的措施:车身侧面结构采用高强度钢、采用填充技术和结构优化技术,并对某车型结构改进实例进行仿真分析,验证了上述结构改进措施的有效性。     

乘用车通风盖板断面设计要求

乘用车通风盖板在整车通风、排水、美观上起着重要作用,因其与前风挡玻璃、翼子板、发动机舱零部件相互配合,结构设计非常复杂,这就需要研发工程师要充分考虑通风盖板开发过程中的设计要求、法规要求、结构限制以及工艺要求和材料选择等因素,本文从通风盖板断面设计入手,重点介绍了通风盖板与对手件配合的断面设计要求。     

基于刚度和模态性能的轿车车身轻量化研究

以某型轿车为例,建立车身的有限元模型,应用以灵敏度分析为基础的修正可行方向优化算法,在保证车身刚度和模态性能不降低的前提下,以车身结构质量的最小化为目标,优化车身零件的厚度,从而实现车身结构的轻量化,车身减轻的质量为原来的6.22%,车身结构的弯曲和扭转刚度也都获得不同程度的提高,主要模态频率变化在1Hz以内。     

轿车车身结构的技术动向(续1)

进入20世纪后,轿车车身结构设计技术发展迅速,出现了许多新的技术。文章通过介绍车身布置新方案、空气动力特性、车身安全特性以及声振粗糙度(NVH)性能,阐述了轿车车身结构的新动向,如取消中柱;通过采用高强度钢、铝合金及塑料等材料,以及采用新型车身结构来满足碰撞要求,同时减轻整车质量。车身结构也越来越考虑到减少车身噪声源和噪声强度。     

低地板有轨电车车体设计要点分析

低地板有轨电车作为重要的城市交通运输工具,以其乘客量大、环保节能、更小曲线通过能力和较高的性价比等优势被我国各大城市大量引进[1]。本文从车体结构材料选择、车体间的连接方式及车体与转向架空间关系等方面概述了低地板车辆车体设计的要点,并以100%低地板有轨电车车体设计为例介绍了各个设计阶段采用的仿真、试验方法,为低地板有轨电车车体设计提供支持。     

碳纤增强复合材料车身的研制

碳纤增强材料是一种高强度复合材料,具有质轻、高强度、耐腐蚀、抗老化、易成型等特点。在车身部件中使用碳纤增强材料可降低车身质量,并降低油耗,因此该材料在未来环保车型的开发中具有较强竞争力。文章具体介绍了碳纤车身覆盖件制造工艺及拼装等要求。     

一种车体转运机构的设计

根据车身整体往复杆生产线车体转运机构工作原理、技术要求和结构设计,针对现有车体转运机构的弊端,开发更稳定、高效、简洁和便于维护的车体转运机构.采用车体两侧同步举升和伺服电机输送方式,应用直线导轨滑移,使新机构更精确,更便于控制,提高运行效率和降低故障率,减少运行成本.     

搭载不同型号发动机的车身结构碰撞优化

同一车型搭载多种发动机是汽车常见的技术之一,但由于不同型号发动机在质量和体积上各异,会影响整车的碰撞性能.结合CAE有限元分析,利用LS-DYNA软件分别对4种结构优化设计方案碰撞结果进行验证.与采用加强纵梁后端或弱化纵梁前端等方案相比,采用优化上边梁方案在不对原车型做大改动的前提下,使汽车得到更好的碰撞性能,解决了由于发动机质量和体积增加所引起的车身碰撞安全问题,为后续类似问题提供了新的设计方法.