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AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 汽车结构的轻量化设计措施分析贾朝贝郑州科技学院 河南省郑州市 450000摘 要： 汽车工业要发展，在目前必须要满足环保要求，汽车轻量化设计可实现节能减排，但轻量化设计不是单纯减重，而是要保证安全性能的前提下去减重，因而如何进行轻量化设计值得探索，本文中重点对此进行了分析讨论，探析了目前市面上主流的轻量化设计方法措施，仅供参考。
关键词：汽车 轻量化设计 方法措施轻量化在当前汽车设计制造产业当中是一个比较主流的方向，与新能源车具有相当的地位，在传统发动机技术发展陷入瓶颈，新能源汽车受限于电池的情况下，轻量化成为了一种非常关键的解决手段，通过轻量化来实现节能减排。
但汽车轻量化，不是单纯减轻汽车的重量，而是在减轻重量的同时提升性能，因此分析讨论如何去进行轻量化设计，具有非常典型的价值意义。
1 轻量化设计概述1.1 轻量化产生背景轻量化设计是目前国内外汽车设计制造技术中的主要发展方向之一，与环保和安全具有同等地位，随着人们环保意识增强，汽车工业要发展，必须要走可持续发展道路，而可持续发展显然必须要实现节约资源、减少消耗，对于汽车工业而言，要达到相关要求，已经得到公认的路径包括提高发动机效率、新能源和轻量化。
汽车的节能环保通常情况下是降低油耗或提高燃油效率，降低或者清洁排放尾气。
在提高发动机效率方面，由于传统发动机不管是柴油机还是汽油机，实际上都已经达到了一个相当高的水准，现阶段主要是通过对发动机进行微量调整并利用汽车电子技术来提高发动机的效率，但效果并不是很理想，仅仅只能说达标。
而新能源汽车在环保上的效果最佳，但是问题在于由于电池的限制，新能源车的发展还需要走很长的一段路，而轻量化技术，在保证汽车安全性的基础上去降低汽车的自重来实现能耗的下降，它可以作为提高发动机能效，甚至是新能源车能效的一种基础技术手段，在当前发动机技术、新能源车技术尚未出现巨大突破之前，轻量化将是节能减排的主流技术手段。
江苏大学硕士学位论文车身结构分析及轻量化优化设计姓名：孙军申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：朱茂桃;陈上华20040601江苏大学工程硕士学位论文图２．３计算对象的实物照片２．２．１模型的简化以某军车作为研究对象，其外形如图２．３所示。
该车是—种采用焊接、铆接以及螺栓连接等方式建立起来的空间板壳结构。
在建立有限元模型前，用Ｐｒｏ／Ｅ建立军车的初步实体模型。
参考文献及以前的工作经验，确定模型的简化原则如下；①略去功能件和非承载构件嗍。
②将连接部位作用很小的圆弧过渡简化为直角过渡。
③在不影响整体结构的前提下，对截面形状作一定的简化。
④对于一些结构上的孔、台肩、凹槽、翻边在截面形状特性等效的基础上尽量简化，对截面特性影响不大的特征予以忽略。
【１１１【１２１［１３】⑤对于车身各大片间的连接部位，采用耦合约束。
按照简化原则，运用Ｐｒｏ／Ｅ得到整车实体模型，将其输出为ＩＧＥＳ文件，运用ＡＮＳＹＳ输入命令，转换为ＤＢ文件。
所建立整车实体简化模型如图２Ａ所示：８江苏大学工程硕士学位论文图２．４研究对象实体模型２．２．２模型离散化图２．５整车离散化模型２．２．３整车模型工况选取和边界条件的处理２．２．３．１模型工况的选取及约束处理汽车车身通过前、后桥支撑在地面上，地面的反作用力通过悬架传给车体。
车身骨架与车架刚性相连，而车架通过悬架系统与车桥相连。
因此不同的悬架系统对车架以及车身骨架的强度和刚度的影响较大。
若忽略悬架的约束作用，采用简单的两点支承方式，显然不符合实际情况：同时，若不考虑悬架的结构形式如何，仅用螺旋弹簧来模拟钢板弹簧悬架，也与实际结构不符，因为钢板弹簧除了作为弹性元件外，还起到导向作用，因此在各个方向上均９江苏大学工程硕士学位论文３．２整车有限元计算结果分析㈣嘲嘲１圈嘲剀嘲３．２．１整车强度分析１．弯曲工况下的强度分析在满载，弯曲工况下，得到整车的应力分布，从应力分布彩图中可以知道，车身骨架以及车身蒙皮上的应力都比较小，最大应力为６０．ＩＭＰａ，位于钢板弹簧后吊耳与车架相连接的位置。
Value Engineering0引言随着快速增长的汽车保有量，一方面，汽车作为方便、快捷的交通工具改善了人们的生活和工作方式；另一方面，却加剧了能源消耗，带来尾气、噪声等环境污染以及交通安全危害。
汽车产业面临着节能、安全和环保的巨大压力。
针对上述问题，解决的重要途径是在对动力系统进行改进的同时积极开发和寻找替代能源及相关技术。
但受技术难度、开发周期和市场份额等问题制约，仅靠这一途径很难满足国家和市场的要求；另一个重要途径是整车轻量化。
有关研究数据表明，若车桥、变速器等机构的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%；若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%[1，2]。
车身占整个汽车制造成本60%，占汽车总重量的30~40%，空载情况下，70%的油耗将用于车身质量上[3]。
图1展现了日本统计的乘用车自重与油耗之间关系。
显而易见，当车辆的自重从1500kg 下降到1000kg 时，每升燃油平均行驶的里程由10km 上升到17.5km ，即每减重100kg ，每升油可多行驶1.5km ，也就是说在此区间内，燃油的经济性提高了5.7％－10％。
1车身结构轻量化设计的研究内容和方法车身结构轻量化设计研究，主要从三个方面进行：一是结构优化或创新，改进车身结构，使零部件薄壁化、中空化、小型化和复合化[6]，采用CAD/CAE/CAM/CAPP 数字化设计和制造技术提高零部件开发质量；二是采用先进的车身制造工艺，如激光拼焊、中高温成形、滚压或液压成形等；三是采用轻质高强度材料[7]。
宝马汽车轻量化设计方案就是综合运用各种技术在保证汽车性能前提下，最大限度的减轻汽车重量，如图2所示。
2轻量化材料在汽车结构轻量化中的应用2.1高强度钢板高强度钢板材料在强度、塑性、抗冲击能力、回收使用及低成本方面具有综合优势。
高强度钢板的明显优点是在车身结构设计上采用更薄的钢板，并获得相同的强度，在钢板厚度分别减小0.05、0.10和0.15mm 时可以使车身分别减重6%、12%和18%[8]。
Ｖ９０６８０‘西华大学硕士学位（毕业）论文题目：汽车车架的轻量化设计研究生指导教师：专、№研究方向：培养单位：论文起止日期曲昌荣巢凯年ｆ教授１车辆工程汽车陛能测试与分析西华大学２００５年５月至２００６年５月２。
６年５月西华人学硕十学位论文１．具有良好的图形用户接口（ＧｕＩ）（如图２ｌ所示）Ｆｉ醇．１ＧｕｌｏｆＡＮＳＹＳ例２．１ＡＮｓＹｓ软件图形用户界面通过ＧＵＩ可方便的交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考材料，并可一步一步完成整个分析，因而使ＡＮＳＹｓ易于使用。
在用户接口中，ＡＮＳＹＳ程序提供了四种通用方法输入命令：菜单、对话框、工具杆、直接输入命令。
菜单出运行ＡＮＳＹＳ程序是相关的命令和功能组成，位于各自的窗口中，用户在任何时候均可用鼠标访问这些窗口，这些窗口也可用鼠标移动或隐去操作。
ＡＮＳＹＳ命令根据其功能分组，保证了用户快速访问到合适的命令。
２全交互式图形它是ＡＮＳＹｓ程序中不可分割的组成部分，图形对于校验前处理数据和在后处理中检查求解结果都是非常重要的。
西华人学硕十学位论文Ｆｉ醇．３Ｇｅｏｍｅ廿ｉｃｍｏｄｅＩｏｆａｔｎＪｃｋ图２．３载货汽车车架的几何模型２．２．４模型的网格划分汽车的车架大多数是由薄壁型钢焊接和铆接而成，其中槽钢就是最常用的一种型钢，该货车也采用槽钢。
由于载荷常常不通过这些薄壁截面的弯曲中心，由材料力学可知，这些杆件不但要发生弯曲变形，而且还要发生扭转变型。
薄壁杆件抗扭的能力较差，当汽车在高低不平的路面上行驶时，必须考虑到杆件的扭转变型。
在建立板壳单元刚度矩阵时，板壳单元有三节点、四节点、六节点、八节点等几种类型的单元，由于货车车架纵梁和横梁均为平直的槽钢，故可以采用四节点和八节点单元，而八节点单元精度较高。
对于高次单元由于内部应力不是常量，可以较好的适应结构变化的应力场，用较少的单元可以得到较好的效果。
但是高次单元的刚度矩阵比较复杂，形成结构刚度矩阵要花很长的计算时间。
以轻量化为目标的汽车车身结构优化方法综述越来越多的汽车保有量引起排放和油耗问题。
车身作为整车的重要组成部分，其轻量化有助于提高燃油经济性，减少排放。
文章介绍了拓扑优化、尺寸优化和形状优化三种优化方式在汽车车身轻量化设计中的应用，并对车身轻量化的优化设计进行了展望。
标签：轻量化；拓扑优化；尺寸优化；结构优化引言随着社会的快速发展，汽车保有量越来越多。
汽车在带来方便快捷的同时，其油耗排放等问题也越来越引起大家的重视。
汽车车身质量约占汽车总重的40%，空载情况下油耗约占整车油耗的70%[1]。
其轻量化的目标在于尽可能降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗和排放，并且提高操稳性以及碰撞安全性。
本文通过总结车身轻量化优化方法，介绍不同的优化步骤，并对车身轻量化优化设计进行展望。
1 汽车车身轻量化研究背景汽车自1886年诞生至今有一百多年的历史，汽车车身的研究起步相对较晚，但是其作为汽车的重要组成部分，在整车结构中占据重要地位。
研究表明，汽车车身质量每减轻1%，相应油耗降低0.7%[2]。
轻量化研究，是在满足安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性的前提下，尽可能降低车身质量，以实现减重、降耗、环保、安全的综合目标[3]。
轻量化的实现不仅满足了汽车的基本性能要求，且缓解了能源危机和环境污染的压力，也没有提高汽车设计制造成本，故汽车车身轻量化的研究引起了越来越多的关注。
2 轻量化结构优化方法目前，以汽车车身轻量化为目标的优化设计方法主要包括拓扑优化、尺寸优化和结构优化。
优化设计通常由目标函数、设计变量、约束条件三个因素组成。
拓扑优化是在整体优化之前，设计空间确定后对材料布置格局进行优化，但是拓扑优化是从宏观出发，在某些细节方面可能并没有达到最优，因此在拓扑优化之后需要进行尺寸和形状优化。
2.1 拓扑优化拓扑优化是在给定的空间范围内，通过不停地迭代，重新规划材料的分布和连接方式；是在工程师经验的基础上，明确目标区域和目标函数，确定变量以及约束条件，使车身结构最终既满足性能要求又减轻了质量[4]。
汽车轻量化的技术与方法汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
实现汽车轻量化的途径有三条：一是通过整车优化结构设计；二是优化材料设计，即用低密度材料代替钢铁材料的应用；三是轻量化制造，即通过先进的轻量化制造技术的应用，实现轻量化设计和轻量化材料。
1.结构轻量化车身结构轻量化也就是结构优化设计，即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足车身强度、刚度、模态、碰撞安全性等诸多方面的性能要求，以及相关的法律法规标准的前提下，通过优化车身结构参数，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量，实现轻量化。
（1） CAD/CAE在汽车结构设计上的应用轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化，实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。
利用CAD、CAE技术，可以准确实现车身实体结构设计和布局设计，对各构件的开头配置、板材厚度的变化进行分析，并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据进行工程分析和刚度、强度计算。
对于采用轻质材料的零部件，还可以进行布局进一步分析和运动干涉分析等，使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。
（2）结构小型化目的是在不增加成本的情况下，维持车身功能与抗击安全性的同时减轻汽车重量。
采用轻量化技术可以减少车身重的25%。
2.材料轻量化（1）轻金属在汽车上的应用铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料，因而成为汽车减轻自重，提高节能性和环保性的首选材料。
铝合金：自70年代开始，汽车用铝量不断增加。
作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。
目前，全世界耗铝量的12％～15％以上用于汽车工业。
有些发达国家已超过25％。
镁合金：镁是极重要的有色金属，它比铝轻，能够很好地与其他金属构成高强度的合金。
钛合金：钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有潜力的汽车用材料。
车身轻量化设计方法摘要：在现阶段的汽车制造中，节能减排越来越受到重视，轻量化是汽车节能减排的重要技术路径。
车身轻量化相比其它性价比更高。
文章探索了车身轻量化的技术路线，该技术路线通过轻量化设计、轻量化材料和轻量化工艺来实现。
通过此方法的研究并在实际项目中得以应用，实现了在满足性能要求的情况下降低车身重量的目的，使车身轻量化技术水平和车身开发能力得到提升。
关键词：汽车；轻量化；优化设计随着汽车设计技术水平的提高，轻质材料的推广，工艺制造水平的提高，通过合理的车身结构、新材料的应用、新工艺实施，以更低的重量，实现整车性能目标成为可能。
1车身轻量化概念车身轻量化是指汽车在保证安全性、驾驶舒适性和抗震性等，且本身造价在可接受前提下，有目的地减轻汽车自身重量。
整车开发是性能、成本、重量三要素的平衡。
减重除成本外也受限于行业工艺水平的发展，因此随着行业的发展，轻量化在整车上持续不断地有所突破。
车身轻量化评价系统主要包含:车身性能、车身重量和车身成本，通过三方综合评价可对车身轻量化水平进行科学、客观的评估。
2车身轻量化设计方法2.1减轻白车身重量m轻量化系数主要考核的是单位重量的白车身所实现的车身性能。
在保证车身性能的前提下，降低白车身质量，可能通过如下途径实现。
①提高高强度钢板用量，减少材料厚度。
零件材料厚度的减少，必须提高材料强度，以保证零件可靠性。
高强度钢板除了随着强度增加，冲压性能变差，回弹量大尺寸难以控制外，其优势如下：——高成型性，高强度及抗凹陷性；——屈服强度高，是能够减薄板厚，降低重量；——吸能性强，在减重的同时提高汽车安全性；——耐腐蚀性好，使用寿命长。
——相对于传统340MPa的材料，600MPa级钢种的减重潜能约为20%。
——经济性好，可以沿用原有的冲压设备及焊接设备。
目前钢板车身已大量使用高强度钢板（包括高强度、超高强度和夹层减重钢板），可以在不增加成本的前提下，实现车身降重25%（以4门轿车为参照），且静态扭转刚度提高80%，静态弯曲刚度提高52%，车身强度极大的增加，满足全部碰撞法规要求。
重型载重汽车车架轻量化设计研究一、概览重型载重汽车作为现代运输行业的重要支柱，其性能与效率直接影响到物流运输的成本与速度。
而车架作为重型载重汽车的核心部件，其重量不仅关系到整车的燃油经济性、动力性，还直接影响到汽车的安全性能。
车架轻量化设计成为提升重型载重汽车性能的重要途径，也是当前汽车制造业研究的热点之一。
车架轻量化设计的核心在于通过优化结构和材料选择，减轻车架的重量，同时保证车架的强度、刚度和耐久性。
这需要对车架的受力情况、材料性能以及制造工艺进行深入的研究和分析。
随着科学技术的不断进步，新型材料如高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等的应用为车架轻量化设计提供了更多的可能性。
在车架轻量化设计过程中，除了考虑材料的选用外，还需要对车架的结构进行优化设计。
通过合理的结构设计，可以减小车架的截面尺寸和厚度，进一步降低车架的重量。
还需要考虑车架与发动机、底盘等部件的连接方式和配合关系，确保整车的稳定性和安全性。
车架轻量化设计还需要考虑生产工艺和制造成本。
在满足性能要求的前提下，应尽量采用简单易行、成本较低的制造工艺和材料，以降低整车的生产成本，提高市场竞争力。
重型载重汽车车架轻量化设计是一个涉及材料、结构、工艺等多方面的复杂问题。
通过深入研究和分析，采用合理的设计方法和手段，可以实现车架的轻量化，提高重型载重汽车的性能和效率，为物流运输行业的发展做出贡献。
1. 重型载重汽车在社会经济中的地位与作用重型载重汽车作为道路交通的重要载体，在社会经济发展中占据着举足轻重的地位。
它们不仅是货物运输的主要工具，还是基础设施建设、物流运输、农业生产等领域不可或缺的力量。
随着全球经济一体化的加速推进，重型载重汽车的需求日益增长，对社会经济的发展起着重要的支撑作用。
重型载重汽车在货物运输中发挥着关键作用。
无论是长途运输还是短途配送，重型载重汽车都能以其强大的承载能力和稳定的性能，确保货物安全、高效地到达目的地。
在国际贸易中，重型载重汽车更是扮演着重要角色，它们穿梭于世界各地的港口、仓库和物流中心，将货物运送到各个角落，为国际贸易的繁荣做出了巨大贡献。
阐述汽车结构的轻量化设计方法
1 汽车结构轻量化设计的提出
目前，国内外汽车技术的发展主要有以下三个方面的趋势：一是轻量化；二是环保；三是安全。
现在，人们已经渐渐认识到，想要让汽车工业长久发展下去，就要走可持续发展之路。
可持续发展之路一个很明显的要求就是要节约资源，减少消耗。
针对汽车工业，为了达到这样的要求，就必须采取提高发动机的效率、改善传动机构或者降低车身重量等方法。
其中降低车体重量的一个重要方法就是汽车结构的轻量化设计，其可以显著减轻汽车的重量。
在现实生活中，无论是普通的柴油汽油汽车、电驱动汽车还是燃气驱动汽车，车身机构轻量化都有极为重要的意义。
汽车行业一直在追求舒适、安全、快速，而为了达到这一目标，汽车轻量化是最佳途径之一。
2 汽车材料的轻量化
2.1 高强度钢在汽车结构轻量化设计中的应用
在汽车结构中，使用最多的材料就是钢。
因此，利用高强度钢来减少汽车结构中钢的使用，对于汽车结构的轻量化设计有重要意义。
一般来说，钢的强化途径主要有以下五种：一是加碳强化。
由于钢中含碳的百分比不同其刚度也不同，因此想要得到高强度钢就需要控制钢中碳的含量。
为此，必须适当增加钢中珠光体的含量，降低铁素体的含量；二是合金强化，在钢中添加合金元素可以大大增加钢的强度，而且不同的合金元素能够使钢所具有的性能也不同，能够大大扩大钢的适用范围；三是固溶强化，即在钢中添加磷、硅或者锰等元素来加强钢的强度的方法；四是热处理强化。
一般来说，钢在经过一定顺序的冷热交替处理之后，其金相组织的结构会发生变化，从而使钢的强度增加。
另外，热处理还可以使钢内碳等元素的含量发生变化，从而可以使钢内部形成一层一层地具有不同性质的结构；五是应力强化，钢在受到一定限度内的拉力之后，其屈服强度可能会提高。
因为钢在受到一定限度内的应力后表面会存在残余应力，这种应力可以抵消钢在今后使用中受到的弯曲应力、扭转应力等。
高强度钢主要是用于制造汽车的外壳和结构件，其优点是经济性好、强度较大；但是其缺点也比较明显，就是耐腐蚀性差。
由于铝合金、镁合金等新型材料具有各自不同的使用限制，高强度钢依旧在很长一段时间将是汽车的主要制造材料。
2.2 球墨铸铁在汽车结构轻量化设计中的应用
球墨铸铁在同体积下的重量约为钢的百分之九十，因此，在汽车结构中使用球墨铸铁代替钢可以显著降低车体的重量。
现在世界各国的汽车研发机构和生产商都在尝试在汽车结构中使用球墨铸铁来代替钢。
另外，球墨铸铁由于其独特的性质，可以将多个零件集成为一个零件。
2.3 铝及铝合金在汽车结构轻量化设计中的应用
合理使用铝来代替钢是有可能减少汽车结构的重量的，但是铝的强度和杨氏模量都比钢要低，因此使用起来相对比较困难的。
为了能使铝在汽车结构中代替钢，人们正在进行新的汽车铝材研发，主要的研发集中在三个方面：一是整个车身或者大型铝材的研发；二是车门等汽车刚性结构的全铝化；三是汽车部分零件的全铝化。
在理想情况下，汽车零件中使用铝代替钢可以使汽车的零件减重30%～50%，而汽车结构全铝化可以使整个汽车减重30%～40%。
从经济方面来考虑，如果汽车全铝化实现60%以上时，这样的方案是可取的。
当然，使用铝作为汽车的主要材料目前还有很多不成熟的地方，比如铝的抗承载能力相对较弱、铝的加工难度相对较大等，这都是未来汽车行业需要解决的问题。
总之，未来汽车结构中铝代替钢是一种必然的趋势。
2.4 镁及镁合金在汽车结构轻量化设计中的应用
镁的密度比较小，是目前最轻的金属结构，但是其强度比钢要大，且机加工性能好，耐腐蚀性强，其减振性等也远远高于铝合金，毫无疑问，集各种优良属性于一体的镁是汽车结构轻量化材料最好的选择之一。
另外，镁合金的低密度、低熔点等的特点使其具有熔化耗能少、充型变速快等优点，非常适合被应用于复杂加工成型。
因此，在汽车机构轻量化的设计过程中，选择镁合金代替钢、铝合金等材料不仅可以进一步降低车体的重量，还可以在保持车体强度的基础上具有更多的优良特性。
而且镁合金还有一个非常优良的特性，就是容易回收利用。
目前，美国一些著名汽车公司——通用等都在尝试在汽车结构中更多地加入镁合金。
在全球都看好镁及镁合金将在汽车行业中被广泛应用的大前提下，相信在不久的将来，镁及镁合金或许将成为重要的汽车制造材料。
2.5 钛合金在汽车结构轻量化设计中的应用
钛作为一种稀有金属，其熔点有1600多℃，可以作为耐热材料。
并且钛具有良好的机械性质和耐腐蚀性，其强度也是常用工程材料中最高的。
利用钛合金
制造的汽车零件寿命长、重量轻、减振性好。
钛合金在汽车上最早的应用是使用在高速赛车的部分零件上，结果这样的赛车具有良好的特性，取得了许多优异的成绩。
随着科学技术的不断发展，钛的开采和研发也逐渐成熟，钛合金的零件开始逐渐被应用于普通的轿车，一般被应用在轿车的车门、消音器以及装饰等。
钛的主要缺点是成本高且加工难度较大，而且提炼比较困难，提炼技术还不够成熟，所以现在的钛合金零件只有在赛车或者高档轿车上才能看见。
2.6 精细陶瓷在汽车结构轻量化设计中的应用
精细陶瓷是一种非金属材料，其是高纯超细粉末经过特殊的加工过程得到的。
这种材料具有较好的机械性能，一般被应用于制造汽车的发动机和各种传感器。
2.7 塑料在汽车结构轻量化设计中的应用
各种塑料也可以在汽车的结构中有所应用，如汽车的前后保险杠可以使用聚丙烯，并加入石灰粉作为填充。
这样的结构的相对密度只有1.2左右，但是其还是具有一定的强度。
因此利用塑胶代替一些金属制造汽车的零件能够有效减小汽车的重量。
目前，塑料主要应用于汽车的内饰和外饰，比如车灯、扶手以及仪表盘等。
而塑料在汽车车身和发动机周围的应用也在不断增多，其占车身总重的比例在不断升高。
2.8 复合材料在汽车结构轻量化设计中的应用
随着世界汽车技术的发展，基于复合材料的轻量化已成为汽车结构轻量化技术发展的一个重要方向。
自从人们将复合材料引入到汽车结构中之后，复合材料以其较高的强度、较好的机械性质以及易成型性，已成为世界汽车行业轻量化材料的发展方向。
复合材料在汽车轻量化设计中一个典型的应用实例就是道奇SRT-10，这种汽车采用了多种复合材料极其制造的工艺。
一般被使用到的复合材料有以下三种：一是玻璃纤维增强材料（GFRP），这种材料目前的应用范围正在逐渐扩大，主要用于制造车体的外装件；二是碳纤维增强材料（CFRP），这种材料具有较高的强度和弹性，很多国家已在研究，主要用于制造赛车车身或者概念车的车身；三是有机合成纤维复合材料（Kevlar），这种材料目前也在研发过程中，但由于其成本较高，其在汽车轻量化设计中的应用比较有限。
3 轻量化技术
3.1 利用结构设计实现汽车结构轻量化
优秀的工程结构设计和工艺设计是实现汽车结构轻量化的一个重要途径。
一个典型的例子就是在汽车结构中使用夹层钢板，能最大程度节约材料和能源。
一般来说，夹层钢板的外层是高强度钢、铝合金以及镁合金等材料，而夹层则使用网状楞型钢板。
这种结构不仅质量小，而且还具有很好的隔音效果。
3.2 采用零件集成实现汽车结构轻量化
为了在不降低汽车性能和强度的基础上减少汽车的重量，可以采取多个零件集成的方式。
采用易成型和易加工的材料，将多个零件集成在一起，不仅可以显著减少汽车的质量，而且还可以减少汽车零件的加工制造程序，降低成本。
在众多材料中，塑料和铸件拥有这样的性质。
例如新兴的拼焊板成形技术，通过将多块不同性能的高强度钢板根据相应的设计在其冲压前拼接在一起，使其不仅具有较高的强度，还具有很好的耐腐性，同时还减少了零件数量，减少了加工程序，降低了工艺要求，从而减少了成本。
3.3 改进连接方式实现汽车结构轻量化
实现汽车结构的轻量化设计不仅可以通过减少零件或者减小零件重量，也可以通过改进零件间的连接方式。
从某种意义上来说，多个零件的集成就是改进连接方式，实现连接方式轻量化的一种。
这个方面的研究主要包括连接材料、连接方式以及连接结构等的研究。
4 轻量化设计方法
综合来说，轻量化设计方法要注意以下三个方面：首先，要正确认识汽车结构轻量化设计的重要地位，这样才能学会协调汽车性能、特性与其轻量化之间的关系；其次，要注意积累汽车轻量化设计的知识，将已研发的方法技术形成一种知识技术体系以用于以后的相关设计；最后，要加强汽车结构轻量化设计过程中的管理。
汽车的设计是一个系统工程，其轻量化设计也要遵循一定的设计流程，比如先进行零件的轻量化设计，再进行总体的轻量化设计。
同时，在进行汽车轻量化设计的同时，我们还必须考虑这种设计方案的成本、性能、技术以及可靠性等多个方面。
毫无疑问，汽车结构的轻量化设计已成为现代汽车行业的研究热点。
随着新工艺、新材料以及先进技术的发展，汽车结构轻量化设计也取得了许多可喜的研究成果。
为了紧跟世界汽车结构轻量化设计技术的发展，我国汽车企业必须不断提高自主创新能力，提高民族汽车企业的核心竞争力，向着安全环保轻量化三大目标不断努力。
参考文献
[1] 羊秋林，李尹熙，吕莉雯.汽车用轻量化材料[M].北京：机械工业出版社，1991.
[2] 韩英淳，于多年，马若丁.汽车轻量化中的管材液压成形技术[J].汽车工艺与材料，2003，（8）.。
