客车车身轻量化研究-周俊杰

2019年第2期2019年2月0引言近年来，随着中国工业化的不断推进，节能减排已经渐渐进入人们的视线，各国专家学者纷纷致力于轻量化研究。

轻量化是实现节能减排的重要措施之一，研究发现实现轻量化的途径主要有采用新型材料、优化生产工艺和采用新技术进行结构设计。

总体来说，这三方面是未来轻量化发展的主流。

1车身轻量化措施轻量化，是指在保证强度和安全的前提下，尽可能降低车身质量从而提高汽车的动力性和经济性，减少排气污染[1]。

20世纪以来，安全、节能、环保法规日趋严格，有研究数字显示，如果汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%[2]。

在节能减排日益紧迫的背景下，汽车轻量化已经成为当今世界汽车工业发展的潮流。

轻量化技术的应用可以极大地提高汽车企业的竞争力。

汽车轻量化的益处如图1所示[3]。

图1汽车轻量化的必要性目前，实现车身轻量化主要有3个措施，即优化汽车框架结构和形状尺寸，在车身制造上采用轻质材料以及先进制造工艺[4]。

第一种措施主要是利用有限元法和优化设计措施进行结构分析和结构优化设计[5]，以减少车身骨架和车身钢板的质量[6-7]；第二种措施目前看来应该是车身轻量化的主流，已经有很多种轻质材料应用于车身制造工业[8]；第三种措施为先进制造工艺的应用，包括激光拼焊板技术、热压成型技术和液压成型技术[9]。

2车身轻量化应用现状车身结构优化方法如图2所示，从车身结构优化入手实施车身轻量化是最能够体现车身设计和仿真分析水平的一条实施路径。

通过车身结构优化所获得的减重收益往往最经济，对于物料成本、项目投资等影响都很小。

车身结构优化的主要方法如图2所示，主要包括接头优化、断面优化、零件形状优化等。

接头优化和断面优化需要借助于CAE （计算机辅助工程）仿真技术，零件形状优化则需注重零件细节。

图2车身结构优化方法高强度钢和低密度材料减少的质量及相对成本对收稿日期：2018-12-17作者简介：姚庆伟，1991年生，男，辽宁丹东人，2014年毕业于中北大学车辆工程专业，助理工程师。

GL6466轻型客车车身结构轻量化优化研究GL6466轻型客车是一款广泛应用于公共交通领域的车辆，为了提升其燃油经济性和运行效率，车身结构轻量化成为了主要的研究方向之一。

本文将从材料选用、结构设计和优化分析三个方面入手，对GL6466轻型客车车身结构轻量化进行研究。

一、材料选用：为了降低车身重量，需选用轻量、高强的材料，如铝合金、高强度钢等。

铝合金具有良好的韧性和可加工性，不仅可以有效减轻车身重量，还可以提高其节能效果；高强度钢具有较高的强度和耐用性，可以在不损失安全性的前提下降低车身重量。

因此，在车身材料选用时，需考虑到材料的重量、强度和安全性三个因素，并进行权衡取舍。

二、结构设计：车身结构设计是轻量化的关键步骤之一，其主要目的是尽可能地减少车身破坏所需的能量，从而达到轻量化的目的。

首先，需要通过强度分析确定车身结构的受力状态，然后在此基础上进行优化设计，实现最少的结构材料使用，最大限度地减少车身重量。

在结构设计时，还需考虑到车身零部件之间的连接方式，以便在减轻车身重量的同时保证整车的稳定性和耐久性。

三、优化分析：车身轻量化设计的优化分析是对设计方案的逐步优化和验证。

可以通过有限元分析等手段对车身结构进行优化分析，评估其强度和稳定性，并确定优化配置。

同时，还可通过仿真实验对设计方案的可行性进行验证，从而避免在实际应用中出现不可预见的安全隐患。

总之，轻量化是目前汽车行业的大趋势，而在GL6466轻型客车的车身结构轻量化研究中，材料选用、结构设计和优化分析是必不可少的关键技术，它们的合理运用将在保证车身安全的前提下提高车身的强度和稳定性，最终实现车身结构的轻量化目标。

随着全球对环保和节能的要求越来越高，汽车设计师们也越来越注重车身结构的轻量化。

对于GL6466轻型客车这类广泛应用在公共交通行业的车型，其车身结构轻量化的研究不仅可以提高燃油经济性和运营效率，还可以降低碳排放量，为环保事业做出贡献。

一、材料选用在材料选用方面，除了铝合金和高强度钢之外，还可以考虑采用纤维增强塑料，这是一种轻量、高耐久的材料。

汽车用轻量化材料的研究进展
胡家乐;周超群;王巧玉;王建彬
【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(34)1
【摘要】汽车轻量化是应对能源问题、改善全球温室效应的重要措施之一,对节能减排有重要意义.本文对铝合金、镁合金、碳纤维、工程塑料等轻质材料的研究现状、实际应用进行了综述,介绍了汽车中常用轻量化材料的特性、具体应用中存在的问题以及解决方法,提出了未来的研究方向,以期为汽车工业轻量化材料应用提供参考.
【总页数】9页(P25-33)
【作者】胡家乐;周超群;王巧玉;王建彬
【作者单位】安徽工程大学机械工程学院;芜湖恒信汽车轻量化部件制造有限公司【正文语种】中文
【中图分类】U465
【相关文献】
1.汽车轻量化材料、工艺、技术大研讨——2016（第三届）国际汽车轻量化及轻型零部件技术论坛在北京举办
2.全球汽车轻量化材料交流会亚洲领军的汽车轻量化会议(第三届)
3.创新材料与轻量化设计引领未来可持续发展--访中国汽车工程学会汽车非金属材料分会主任委员、中国第一汽车集团有限公司材料与轻量化研究院副院长郑虹先生
4.汽车轻量化材料及工艺的研究进展
5.三种汽车用轻量化材料的研究进展
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基于拓扑优化与灵敏度分析的客车车身轻量化研究
周伟
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(036)004
【摘要】文章以某半承载式客车为例,建立车身拓扑优化模型,综合考虑车身弯曲刚度和扭转刚度,进行拓扑优化设计；对拓扑优化后的车身结构进行灵敏度分析,优化车身杆件的厚度,经拓扑优化、灵敏度分析,车身减轻质量362 kg,达14.6％,取得良好的轻量化效果.
【总页数】4页(P406-409)
【作者】周伟
【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601
【正文语种】中文
【中图分类】U463.822
【相关文献】
1.基于灵敏度分析的客车车身质量优化研究 [J], 曹文钢;曲令晋;白迎春
2.基于刚度灵敏度分析的客车车身轻量化研究 [J], 张代胜;张林涛;谭继锦;石琴
3.基于拓扑优化和灵敏度分析的车架轻量化改进 [J], 朱清君;张代胜
4.基于拓扑优化与灵敏度分析的公交车车身骨架轻量化 [J], 丁明亮;严运兵;杨勇;陈涛;郑志阳;沈琪
5.基于灵敏度分析的客车车身骨架轻量化设计 [J], 张大千;张天侠;张国胜;刘国臣
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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。

10.16638/ki.1671-7988.2018.13.036基于RSM与RBF的车身多目标轻量化应用研究周挺，李红，刘莹，李瑞生，乔鑫（华晨汽车工程研究院前期开发部，辽宁沈阳110141）摘要：文章以某自主品牌SUV白车身为研究对象，通过Isight为优化平台，搭建了白车身模态、弯曲刚度与扭转刚度的多目标轻量化优化的仿真分析模型。

通过优化超拉丁方法设计试验，响应面法（RSM）和径向基神经网络（RBF）分别进行近似模型的计算，最后以Pointer方法全局优化。

在保证精度的条件下，降低计算成本。

在保证性能的前提下，减重6.11kg。

关键词：Isight；优化拉丁超立方；响应面模型；径向基神经网络中图分类号：U462 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)13-108-03Applied Research of Multi-objective Lightweighting Based on RSM and RBFZhou Ting, Li Hong, Liu Ying, Li Ruisheng, Qiao Xin（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）Abstract: This paper takes the BIW of a self-owned brand SUV as the research object, and uses Isight as the optimization platform to build a multi-objective lightweight optimization simulation analysis model of modal, bending stiffness and torsional stiffness. Through the optimization of the Optimal Latin hypercube design experiments, the response surface methodology (RSM) and radial basis functions (RBF) were respectively used to calculate the approximate model. Finally, the Pointer method was used for global optimization. Under the condition of ensuring accuracy, reduce the calculation cost. On the premise of guaranteeing performance, weight loss 6.11kg.Keywords: Isight; Optimal Latin Hypercube Design; RSM; RBFCLC NO.: U462 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)13-108-03引言随着世界各国节能减排方面的法规与标准日益严格，各大汽车企业对于汽车的轻量化发展越发重视，而白车身轻量化就是其中重要的一环。

客车车身轻量化分析作者：沈浩陈昌明姚晓冬周正飞赵吉文摘要：以某车型为例，分别从优化流程、优化分析模型、分析工况等方面研究车身轻量化方法，提出一套切实可行的技术路线。

关键词：车身；结构；轻量化；优化技术轻量化设计是当今汽车设计中的主题之一，它可以提高车辆的动力性，降低成本，减少能源消耗并相应降低污染。

然而，轻量化结构是一双刃剑，不仅对车辆强度和刚度将产生影响，也对结构寿命有影响，这两方面需要协调处理。

目前关于这方面研究大多集中于采用轻型材料，但由于成本、加工工艺、环保等方面的问题[ 1，2 ] ，这些材料还很难用于一般车辆，而从结构角度方向优化却更具有实际意义。

结构轻量化本质上是一优化问题，现有优化技术已大规模应用于工程设计领域，但客车结构的特殊性使现有优化方法必须加以改进才具有可行性，其中优化流程、控制工况、约束条件、优化模型等均是非常关键的技术问题，在现有可参考的文献中，关于这方面的系统研究很少。

1 优化流程确定优化分析模型一般由目标函数、约束方程、优化设计变量三个方面组成。

如果能将这三个方面以解析数学函数的形式书写，在现有计算机技术和优化理论的条件下可以借助相关软件，能比较简单地完成，但由于客车结构轻量化设计的许多特殊条件，这种方法不适用。

首先，在轻量化分析过程中，一般选取目标函数为车身总质量最小。

对于现有的分析软件可以实现此目标函数的定义，前提是在分析环境中建立参数化几何模型，但是现有分析用几何模型大多来自于CAD软件，其通过一定格式进入分析软件中，丧失了一些特征参数，从而无法实现优化。

若在分析软件中进行几何建模，对于梁单元尚可，对于板壳单元则不现实。

所以，基于车身近似建模的梁单元模型是这种优化方法的唯一模型。

其次，约束条件主要包括合理的车身动刚度(主要指前几阶振型对应的固有频率控制在一定范围之内)、各工况下车身结构件应力不大于屈服极限、在扭转工况下各车窗的变形控制在一定范围之内等，这些方程在软件中可以定义。