SAE-ChinaJ0703-2013《轿车白车身轻量化设计方法》讲解

基于灵敏度分析的白车身轻量化设计摘要随着环保和节能意识的逐步提高，汽车轻量化已成为一个不可逆转的趋势。

本文以白车身轻量化为研究对象，采用灵敏度分析方法对车身结构进行优化设计，最终得到了轻量化方案，减少了车身重量，提高了综合性能。

关键词：白车身；轻量化；灵敏度分析；综合性能第一章引言随着人们生活水平和汽车行业的发展，车辆的需求量越来越大。

但车辆排放和能耗问题引起了大众的关注，汽车轻量化不仅可以降低燃料消耗和排放，还可以提高汽车的安全性能和舒适性能。

因此，汽车行业的轻量化已经成为了汽车行业的发展方向之一。

白车身是指没有安装车身外饰、底盘、发动机和传动系统等零件的车身，它是汽车制造的根基。

白车身轻量化不仅可以降低整车质量，还可以在不降低强度、刚度的前提下，提高车身排放和安全性能。

因此，对于白车身轻量化设计的研究具有重要意义。

本文以灵敏度分析为基础，对白车身轻量化设计进行了研究，并通过对模型进行分析，提出了相应的设计方案，最后得出了相应的结论。

第二章白车身轻量化的原理和方法2.1 白车身轻量化的原理白车身轻量化的主要原理是通过使用更轻的材料，优化车身结构来达到降低整车质量的目的。

实际上，白车身轻量化的核心是改变材料，改变结构。

2.2 白车身轻量化的方法白车身轻量化的方法主要包括材料轻量化、加工技术优化、结构优化等。

其中，结构优化是轻量化设计中最常用的方法。

目前，常用的优化方法有参数优化法、拓扑优化法、灵敏度分析法等。

第三章灵敏度分析的基本原理和应用3.1 灵敏度分析的基本原理灵敏度分析是一种用于确定模型参数和输出变量之间关系的分析方法。

灵敏度分析可以根据不同的变化规律来确定参数的重要性，找出参数的影响因素，综合分析参数的综合效应，为优化设计提供理论依据和方向。

3.2 灵敏度分析的应用灵敏度分析在工程和科学领域中有着广泛的应用，如：优化设计、参数估计、参数调节、系统控制等。

在轻量化设计中，灵敏度分析常被用于确定参数的重要性，找出不同参数对轻量化效果的影响因素，为优化设计提供科学依据和方向。

第19卷 第94期 交 通 节 能 与 环 保Vol.19 No.2 2023年04月 Transport Energy Conservation ＆ Environmental Protection April. 2023doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.02.006白车身轻量化设计流程方法研究尹 伟，黄 永（吉利汽车研究院（宁波）有限公司工程中心，浙江 宁波 315336）摘要：轻量化手段一般从三方面入手：材料轻量化、工艺轻量化、结构轻量化。

通常，新材料、新工艺都或多或少会带来成本的上浮，在产品售价已定的情况下，成本目标及控制是开发的核心指标。

为此，本文研究基于料厚组合优化的轻量化，通过对某车型开发过程中的白车身料厚组合优化的经验总结，来实现基于传统钣金结构和工艺，在不增加成本前提下的轻量化设计方法的研究和提炼。

关键词：轻量化系数；料厚优化；模态；刚度；试验对比 中图分类号：U462文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）02-0030-05Study on Thickness Combination Optimization Lightweight Design Method of a BIWYIN Wei, HUANG Yong(Geely Automobile Institute (Ningbo) Co., Ltd., Ningbo Zhejiang 315336, China)Abstract: Lightweight methods include three aspects: material lightweight, process lightweight, lightweight structure. In general, new material and new process will lead to cost rise, in the case of product price is fixed, cost goal is the core index. Therefore, the subject of this study is based on material thickness optimization of lightweight, new materials and technology is out of the discussion. This article summarizes the experience of the thickness combination optimization of white body in the development of a SUV to implement lightweight design method research and refining based on the traditional sheet metal structure and process, without any increase in cost.Key words: LWI; thickness combination optimization; mode; stiffness; test comparison0 引言随着国民收入的提高及汽车售价的降低，汽车逐渐走入平常百姓家庭，巨大的汽车保有量和增长率带来的环境污染和能源安全问题将更加突出，并逐渐成了社会所面临的主要问题。

基于多目标优化的白车身结构轻量化设计作者：王康曹永晟贺启才赵国栋来源：《时代汽车》2023年第22期摘要：白車身轻量化研究有利于提高整车性能和减少研发成本，首先建立了某乘用车白车身的有限元模型，接着根据仿真模型分别计算出与NVH、静刚度及正面碰撞安全性能相关的参数，模型各项指标均满足要求。

其次，依据综合灵敏度分析思路筛出与碰撞安全无关的设计变量，并且参照能量吸收曲线图选出正面碰撞安全板件的设计变量。

针对白车身非碰撞安全相关板件的轻量化设计，根据试验设计方法设计出样本点，对比各类近似模型的精度，采用了椭圆基近似模型，将白车身质量最小、低阶模态最大作为设计目标，把白车身的静态扭转刚度以及静态弯曲刚度作为设计的约束条件，并采用遗传算法对非碰撞安全板件进行多目标优化。

针对白车身正面碰撞安全相关板件的轻量化设计，根据试验设计方法设计出样本点，对比各种近似模型的精度，采用了响应面模型，将白车身质量最小、乘员舱加速度峰值最小作为设计目标，将一阶弯曲和一阶扭转模态频率、静态弯曲扭转刚度作为设计的约束条件，并采用遗传算法对碰撞安全板件进行多目标优化。

最后，对轻量化前后的性能参数进行比较分析，实现了白车身质量降低13.4kg，降幅3.32%，轻量化系数减小了1，不仅保证了静态弯曲刚度和扭转刚度、白车身的模态频率各项指标基本不变，并且提高了白车身正面碰撞性能。

结果表明基于多目标优化的白车身结构轻量化设计的减重效果较好，对车身的轻量化设计具有一定的参考意义与指导价值。

关键词：白车身灵敏度分析试验设计近似模型多目标优化轻量化1 引言随着新时代的发展，世界汽车保有量不断增加，国家对汽车的安全性能和排放指标也越来越严格。

车辆正朝着安全舒适、持续发展、电动智能的方向发展，白车身轻量化可以对汽车工业所遇到的绿色环保、主被动安全性和能耗等问题的解决有所帮助，白车身是集汽车造型以及性能为一体的关键子系统，汽车轻量化方案的选择中，白车身结构的轻量化备受学术研究者与各大车企的关注。

白车身典型截面及轻量化设计陈东;姜叶洁;刘向征【摘要】白车身典型截面的设计直接影响着整个白车身各项性能,在概念设计阶段,传统方法对如何设计典型截面具体尺寸可以提升白车身弯扭刚度、模态性能没有明确方向,对提升性能同时控制车身质量也没有系统研究.通过对标杆车白车身不同位置的典型截面设置几何参数,得到不同参数截面下白车身弯扭刚度、模态及质量的灵敏度结果,进而根据灵敏度结果,经过多轮多目标优化,提升弯扭刚度、模态,降低车身质量,在概念阶段给典型截面尺寸设计提供量化指导方向.该方法已经应用于传祺系列车型的开发应用中,实现了典型截面设计指导和减重降本的效果.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】4页(P231-234)【关键词】典型截面;多目标优化;概念设计阶段;弯扭刚度;模态;轻量化【作者】陈东;姜叶洁;刘向征【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511400;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511400;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511400【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言在轿车的概念设计阶段，如何有目标的正向量化设计轿车关键区域的典型截面一直是一个难题，通常情况都是单独的评价该典型截面的惯性参数，随着一些有限元技术的发展，把白车身简化成梁结构的有限元模型，然后根据梁结构的白车身简化模型进行灵敏度分析[1]，国内外一些学者通过有限元法对车身梁截面尺寸进行了自动优化设计并已发表大量文章[2-8]，也有学者从理论上用解析公式分析梁结构的截面参数和材料特性对其刚度的影响[9]。

但少有人对典型截面的具体几何尺寸作为设计参数，同时考虑梁截面的几何尺寸对弯扭刚度、模态以及质量的影响，而这种设计思路，在整车开发流程中的概念设计阶段的正向开发中起着关键的作用，能够有效缩短设计开发流程，节约设计成本及试验验证成本。

论轿车白车身轻量化的表征参量和评价方法一、背景介绍近年来，汽车行业一直以轻量化为发展方向，这也使得白车身轻量化成为了汽车行业的研究热点之一。

白车身轻量化不仅可以减轻车辆自重，提高车辆的燃油经济性，还能减少对环境的影响，符合现代汽车工业的发展趋势。

针对轿车白车身轻量化，本文将从表征参量和评价方法两个方面展开研究并不断完善，以期为相关领域研究者提供一些建议和思路。

二、表征参量1. 车身减重量车身减重量是白车身轻量化的最基本表征参量。

随着材料技术的不断进步，汽车轻量化材料也在不断涌现，如碳纤维复合材料、镁合金材料等，它们可以有效地减少车身自重。

车身减重量可以直观地反映白车身轻量化效果。

2. 结构刚度结构刚度是白车身轻量化的另一重要表征参量。

轿车在行驶过程中需要承受各种因素的作用力，在轻量化的保证车身的结构刚度也是非常重要的。

通过评价车身的结构刚度，可以评估轿车在减轻车身自重的同时是否满足了车身的稳定性和安全性要求。

3. 车身材料的环保性车身材料的环保性也是白车身轻量化的重要表征参量之一。

随着人们对环保的重视程度不断提高，选择环保材料已成为汽车行业发展的趋势。

在实现白车身轻量化的过程中，应充分考虑材料的环保性，选择符合环保标准的材料，以减少对环境的影响。

三、评价方法1. 性能评价轿车白车身轻量化的评价方法中，性能评价是最基本的一种评价方法。

性能评价主要从白车身的动力性能、操控性能和舒适性等方面进行评价，以确保车辆在轻量化的同时不影响其整体性能。

2. 安全评价安全评价是评价白车身轻量化效果的重要手段。

轿车在行驶过程中需要保障车身的结构完整性和安全性，通过安全评价可以检验轿车在轻量化的过程中是否有牺牲安全性的情况。

3. 环保评价在进行白车身轻量化的过程中，环保评价也是必不可少的一种评价方法。

通过对车身材料的环保性、废旧车辆的回收利用等环保指标的评价，以确保白车身轻量化不仅可以提高车辆的燃油经济性，还能减少对环境的影响。

白车身多学科轻量化优化设计应用面对日益短缺的能源状况和日益恶化的环境状况，无论在传统的内燃机汽车还是新能源汽车领域，轻量化设计都已成为汽车业关注的焦点。

轻量化技术必将成为汽车公司的核心竞争力之一。

目前轻量化设计的主要方法有以下3种：结构轻量化，即采用优化设计方法对车身的拓扑结构、形状尺寸与厚度进行优化设计，实现轻量化；工艺轻量化，即采用特殊的加工工艺方法，如激光拼焊板、柔性轧制差厚板、液压成型技术等；材料轻量化，采用高强度钢板、轻金属材料（如铝、镁）、非金属材料（高强度塑料、碳纤维复合材料等）。

标签：白车身；轻量化；优化设计1、白车身轻量化研究白车身结构轻量化能够达到理想状态，需要做到以下几点：1.1在早期的设计阶段就确定可行的轻量化方案。

通过运用虚拟分析与优化技术掌握各设计参数对各性能和重量的影响规律，做到重量和性能的平衡，不要到车辆开发的后期才考虑减重，这样减重效果并不明显。

目前国内的研究大多集中在车辆研发后期或者小改型设计，仅针对现有车型车身钣金件进行材料强度和厚度的减重优化设计，并没有涉及到车身骨架的开发，鲜有前期就引入结构轻量化的研究。

1.2车身轻量化优化设计需要考虑车身各项性能，是一个多学科的集成优化设计过程，应找到系统整体的最优解。

目前国内轻量化优化设计工况多为单学科，优化后再针对其他学科工况进行验算和结果修正，并没有直接进行多学科的集成优化。

1.3车身各零件的拓扑关系、截面尺寸、位置、材料强度与厚度共同影响着车身各项性能。

目前国内汽车企业主要集中对零件材料强度和厚度进行减重优化，没有综合考虑零件的拓扑关系、截面尺寸等导致轻量化设计的潜能没有完全发挥出来。

本文在车辆早期开发阶段，建立了整车参数化白车身模型。

共定义了60多个设计变量，包括车身关键零件的形状、位置、尺寸、材料与厚度。

根据整车布置空间与工程师经验，确立了设计变量的有效变化范围。

采用试验设计方法产生计算样本点，经仿真计算后汇总结果建立优化近似模型，通过多学科的集成优化，找到满足不同学科不同工况条件下的最轻白车身。

电动汽车白车身轻量化设计及性能分析摘要：随着全球经济的发展和人们环保意识的不断提高，电动汽车作为新能源汽车的代表，逐渐成为汽车产业的重要发展方向。

与传统燃油汽车相比，电动汽车具有零排放、低噪音、高效节能等优势。

然而，在实际应用中，电动汽车还面临着一系列问题，例如，续航里程不足、使用寿命短、充电速度慢等。

而这些问题都与电动汽车的白车身结构设计和轻量化策略密切相关。

基于此，本文阐述了优化电动汽车白车身轻量化设计的策略，以供参考。

关键词：电动汽车；白车身轻量化设计；优化策略引言汽车白车身轻量化设计是电动汽车的主要组成部分。

对于电动汽车来说，对白车身进行轻量化设计，不仅能够降低对汽车能源的消耗和，还能提高电动汽车的行驶续航力和里程。

因此，对电动汽车白车身进行各种轻量化车型设计，就显得尤为重要。

一、优化电动汽车白车身轻量化设计的意义为发展节能环保的新产业，科技部已经发布了关于新能源电动汽车的重大专项，从长远经济发展、社会效益还是整体经济效益角度进行一个综合衡量考虑，低油耗、低污染排放的电动汽车发展是绿色节约型经济社会汽车发展的大趋势方向，包含纯能源电动汽车在内的多种新能源电动汽车快速发展也将是大势所趋。

与其他传统大型燃油电动汽车产品相比，纯动力电动汽车因为其特殊的传动原理及车身结构，白车身轻量化已经是必然的产业发展战略方向。

电动车白车身轻量化设计是为了提高能源的利用率，从而加强新能源电动车续航能力。

综合考虑人机工程、产品工业工艺技术和设计、成本以及效益等诸多影响因素，确定采用相应的设计生产工艺。

轻量化的技术研究对电动汽车的持续发展来说势在必行，只有真正实现了对于白车身轻量化研究才能大大降低技术开发成本，提高使用性能，从而更加接近国际市场需求。

二、优化电动汽车白车身轻量化设计的策略（一）使用新型的制造材料与传统金属材料相比，新型材料通常更轻、更坚固，因此，在设计和制造电动汽车时，使用新型材料可以将整个车身的重量减轻，从而改善续航里程和节能性。

基于自适应响应面法的白车身结构轻量化设计
侯俊剑;王泳;钟玉东;赵登峰;何文斌;周放
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2024(24)8
【摘要】白车身是汽车的重要组成部分,许多汽车制造业已经把白车身轻量化设计作为重要研究方向之一。

如果能对白车身进行轻量化设计,就能达到节能减排的目的。

以某白车身为研究对象,基于自适应响应面方法对白车身模型进行优化求解。

首先利用有限元法获得白车身的模态、刚度和强度,并通过模态和刚度的灵敏度分析筛选15个钣金件作为变量;利用田口实验进行15因子3水平实验设计,根据田口实验数据创建响应面;然后使用最小二乘回归和移动最小二乘法进行响应面拟合,基于自适应响应面方法对其进行优化求解,并进行仿真实验对比。

结果表明,使用本文方法可以将白车身质量减重18.924 kg,减重了4.7369%,并且利用此方法进行的轻量化设计使得白车身的3个静强度工况的最大应力均有所下降,并在满足刚度和强度条件下,实现了白车身轻量化要求。

【总页数】10页(P3416-3425)
【作者】侯俊剑;王泳;钟玉东;赵登峰;何文斌;周放
【作者单位】郑州轻工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U462
【相关文献】
1.基于自适应响应面法的车身结构轻量化设计
2.基于响应面模型的白车身多目标轻量化设计
3.基于响应面模型的白车身多目标轻量化设计
4.面向约束优化的改进响应面法在车身轻量化设计中的应用
5.基于响应面的白车身轻量化多目标优化设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

车身轻量化设计方法郎勇【摘要】轻量化技术已经成为汽车工业发展的重要研究课题之一,如何提高汽车轻量化水平已引起了汽车行业的广泛关注,文章主要从车身轻量化评价指标入手,根据车身结构特点,从车身设计角度,详细探讨了车身轻量化的实现方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(044)007【总页数】3页(P142-144)【关键词】汽车;轻量化;优化设计【作者】郎勇【作者单位】吉利汽车前瞻技术研究部,上海 201501【正文语种】中文【中图分类】U462.1引言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 车身轻量化评价方法目前汽车行业内公认的评价车身轻量化设计指标是白车身轻量化系数。

白车身轻量化系数作为汽车轻量化的评价指标，考虑了车身扭转刚度、车身大小、质量水平，对白车身材料的合理使用、结构优化设计有重要意义。

1.1 车身轻量化评价方法轻量化系数计算公式，如下：其中：— L为轻量化系数；— m为白车身重量(不包含四门两盖及玻璃)；— KTG为车身扭转刚度；— A为四轮的正投影面积(即轮距×轴距)。

2 车身轻量化设计方法依据车身轻量化系数公式可知，随着车身质量减轻与车身扭转刚度提高，车身轻量化系数将减少，车身轻量化水平将提高。

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。

2.1.1 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。

文章标题：汽车轻量化设计对乘用车白车身的影响及评价方法探讨一、引言乘用车白车身轻量化设计在现代汽车工业中日益受到重视。

轻量化设计能够减少车辆整体重量，提高燃油效率，减少排放，同时也有利于车辆性能和安全性的提升。

本文将探讨乘用车白车身轻量化设计的影响以及评价方法。

二、轻量化设计的影响1. 燃油效率提升乘用车白车身轻量化设计能够减少整车重量，减轻车辆负荷，从而降低燃油消耗，提高燃油效率。

轻量化设计可以通过材料选用和结构优化等方式实现，例如采用高强度、高韧性的轻质材料，以及优化车身结构，减少材料使用。

2. 减少排放轻量化设计能够减少车辆整体重量，降低对动力系统的负荷，减少燃油消耗，从而降低尾气排放，减少污染。

对于环保意识日益增强的现代社会而言，轻量化设计在减少环境污染方面具有重要意义。

3. 车辆性能提升乘用车白车身轻量化设计还可以提升车辆的操控性、加速性和刹车性能。

减少车辆整体重量可以降低车辆的惯性，增加车辆的灵活性，提升操控性能；同时也能提高车辆的加速性和刹车灵敏度。

4. 安全性能提升轻量化设计可以通过优化车身结构，提高车身刚性，增加吸能结构等方式，提升车辆的安全性能。

轻量化设计并非仅仅降低车辆整体重量，更重要的是要在保证车辆安全性能的前提下进行设计。

三、评价方法1. 材料评价在乘用车白车身轻量化设计中，选用合适的轻质材料是至关重要的。

评价方法可以从材料的密度、强度、韧性、成本等方面进行综合评价。

常见的轻质材料包括铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。

2. 结构评价结构评价是对车身整体结构进行评价，包括刚性、稳定性、振动响应等方面。

通过有限元分析等方法，可以对车身结构进行模拟评价，找出设计中存在的问题并进行优化。

3. 性能评价性能评价是对轻量化设计后车辆整体性能的评价，包括燃油效率、操控性、安全性、舒适性等方面。

通过车辆测试、模拟试验等手段，可以全面评价车辆轻量化设计的效果。

四、个人观点和总结个人观点：乘用车白车身轻量化设计是现代汽车工业发展的必然趋势，它不仅可以提升车辆性能，同时也有利于环保和可持续发展。