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启飞汽车国内车身轻量化的发展

2019-07-035689作者:启飞汽车设计

       我国连续6年位居汽车产销量世界第一,是名副其实的汽车制造大国,但不是汽车制造强国。我国汽车产业的下一个目标是:到2020年,汽车产业实现由大到强的转变,基本建成世界汽车产业强国。汽车强国的标志之一便是拥有核心技术的自主知识产权,轻量化作为汽车技术发展的重要方向之一,是我国实现由大到强转变的重要突破口之一。虽然目前国内汽车产业在该领域落后
于国际先进水平,但从全球范围来看,汽车轻量化还没达到完全成熟的程度随着国内轻量化技术标准和法规的健全,全社会对轻量化认识的提高,我国仍然有赶超国际先进水平的机遇。国内对车身轻量化的研究始于20世纪90年代,基本上是在一些高校和科研单位展开,近年来各自主品牌车企对车身轻量化问题的认识不断加深,开展了多方面的校企合作,并取得了初步的成果。
       1.高强度钢轻量化车身研究取得较大进展
随着先进高强度钢板的开发成功以及高强度钢轻量化车身项目的成功示范,汽车厂商已经逐渐认识到高强度钢在抗碰撞性能和成本方面较其他轻量化材料仍具有较大的优势,所以有些使用铝、镁合金的车门、保险杠、车轮等零部件又转而采用高强度钢。国内近年来在汽车用高强度钢的开发与应用方面也取得了较大进展,例如宝钢已经形成CQ、DQ、BH、DP及TP等多种商业化供货能力的高强度钢板品种,涵盖了国外当前生产的主要品种,这表明国产高强度钢系列已经初步形成。此外,宝钢还参加了 ULSAB-AVC项目的研发。中国第一汽车集团将宝钢生产的340MPa级高强度IF钢板应用于载货车左右车门内板、下后围和左右翼子板等零件。神龙汽车公司富康轿车的地板横梁加强板、车门铰链固定板、油箱固定板及发动机支架等也应用了高强度钢板。另外,高校学者从满足整车正面耐撞安全性能的角度,采用高强钢对车身主要覆盖件进行轻量化研究,取得了很好的轻量化效果。
      2.我国汽车铝合金用量与国外相比有一定差更根据国际清洁交通委员会( the International Council on Clean TraICCT)的数据,铝合金在北美的用量最大,2011年美国汽车单车用铝量达到161kg,2012年欧洲汽车单车用铝量为145kg。但是,我国2010年乘用车单车用铝量仅相当于北美2000年的水平(119kg),2010年我国乘用车使用铝需求为225万吨,其中国内整车装备约为172万吨,出口铝合金零件44万吨乘用车用铝的需求约占国内整车用铝的83%近年来,铝合金受到国内汽车企业的高度重视,其用量逐年增加。我国科技部也对铝合金板材、铝合金半固态成形技术进行了不同阶段的项目支持,国内主要铝合金板材生产企业也完成了铝合金汽车板轧制技术开发并试削了相应的铝合金汽车板材,进行了汽车零部件试制和试生产。半固态铝合金的工业应用有了一定的基础和进展,但暂时未进入产业化阶段。
     3.轻量化战略联盟成立
2008年,我国汽车轻量化技术创新战略联盟在宁波正式宜告成立。据了解,作为我国汽车行业的第一个技术创新战略联盟,其中长期发展目标是:开展汽车轻量化材料应用共性关键技术研究,攻克和自主掌握轻量化核心关键技术,提升汽车行业轻量化材料应用水平。该联盟由中国汽车工程学会、中国第汽车集团公司、东风汽车公司、浙江吉利控股集团有限公司、奇瑞汽车有限
公司、重庆长安汽车股份有限公司、中国汽车工程研究院、吉林大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、宝山钢铁股份有限公司、西南铝业集団12家单位共同组成。截止到2016年,轻量化联盟发展成员单位19家、伙伴单位46家观察员单位6家。
我国在产品设计的初期就采用轻量化辅助的范例很少,主要集中在卡车车身骨架、大客车车身骨架和轿车白车身的改型方面,这样设计与分析就未能做到真正的并行,不能发挥CAE技术缩短新产品开发周期的潜力。与国外相比,国内关于在轻量化设计过程中引入新的现代优化算法的研究比较缺乏分析内容往往只局限于刚度、强度、模态三个方面,未考虑轻量化设计会影响到其他方面的指标。这就要求我们在产品开发的初期就引入有限元优化设计方法,利用计算机来预测所设计的新产品的动态和静态特性,慢慢积累设计研发经验,从而提高自主研发能力和技术水平,这样到一定阶段才能使创新变得有可能从总体来看,我国汽车轻量化技术的发展还主要面临如下问题。
     (1)轻量化技术涉及众多学科研究领域,需要应用多学科交又融合所形成的综合性、系统性知识体系,而我国研发机构目前只注重单个技术的开发,很少有各技术之间的交叉。
   (2)汽车轻量化技术涉及众多共性技术和前沿技术,其关键核心技术的突破不可能由单个企业或研发机构完成,国家必须有战略性、前瞻性的部署,而我国缺乏此类机构。
    (3)产、学、研结合不够紧密,没有明确的分工定位。
由此可知, 我国汽车轻量化技术无论在理论研究方面还是在实际应用方面都与国外有较大的差距,任重而道远。

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