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随着世界能源紧缺和环境污染问题日益加剧,对汽车的节能环保要求也越来越高。汽车轻量化对节能减排的效果直接而显著,据统计,汽车燃料约60%消耗于汽车自身质量,汽车质量每减轻10%,可降低油耗6%-8%。结合汽车巨大的产量和保有量,开展汽车轻量化将大大降低能耗总量和环境压力。此外,汽车轻量化也有利于汽车的操控性能的提升,提高零部件的耐用性和安全性能。 汽车轻量化实现途径和关键技术主要有以下几方面:一是轻量化材料的应用;二是结构轻量化设计与优化;三是轻量化工艺技术的使用。构成汽车的2万多个零件中,约86%是金属材料,且钢铁占了约80%,这表明通过材料的轻量化来减轻汽车自重有巨大潜力。目前,铝合金、镁合金、高强度钢、工程塑料和复合材料等轻质材料的开发与应用在汽车的轻量化中发挥了重大作用。而随着CAD、CAE技术在汽车工业中的广泛应用,汽车构造的轻量化设计与优化从每一款车型设计前期就融入在内,达到汽车轻量化、操控性、安全性及成本控制设计上的统一。另外,轻量化工艺的使用(如激光拼焊等)也可以使整车重量进一步减轻。这些关键技术决定了汽车轻量化的现状和未来,它们的综合运用和发展意义重大。 本文以某电动车白车身为研究对象,采用CAE仿真、整车试验相结合的研究方法,系统的阐述了轻量化理论、CAE分析方法和轻量化方法并结合整车试验验证的手段,对轻量化结构的可行性进行了有效验证。 首先,对原型车进行仿真分析,得到模态、弯扭刚度、强度及碰撞安全计算结果,作为白车身轻量化的仿真分析预设性能目标。 其次,在此基础上进行灵敏度分析及优化,进而对车身结构进行优化设计,形成白车身轻量化方案,再进行轻量化白车身的模态、弯扭刚度、强度及碰撞安全分析并进行结果对比。 最后,根据整车碰撞法规试验及道路耐久性试验验证结构的可行性,进一步确保设计质量。