汽车结构设计轻量化与多材料组合的解决方案

据统计，客车、轿车和多数专用汽车车身的质量占整车质量的40%～60%。因此对车身的结构进行优化设计，实现结构设计轻量化的空间是比较大的。车身结构轻量化即结构优化设计，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、疲劳寿命、NVH（振动噪声）、车身结构可制造性、生产成本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。

汽车结构的轻量化设计与优化主要包括以下几方面：

1）通过CAD来优化设计汽车结构，减少车身重量和钢板厚度，使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化，达到轻量化的目的；采用CAE技术计算汽车强度和刚度，确保减重后整车的性能。

结构小型化即采用小排量发动机，降低整车尺寸和总质量，从而实现节约能源，达到轻量化、低排放、低成本的目的。(www.xing528.com)

实现在满足使用性能不变前提下的结构小型化，并不是让用户在牺牲汽车动力性能的情况下选择微型车、小型车。小型化的对象是B级以上的C、D、F级的中级、中高级和高级乘用车。具体措施是，综合采用各种现代发动机技术和整车技术，将车辆上的部件充分小型化、轻量化，从而降低车重，减小部件所占空间，使较低一级车的各项性能达到或接近较高一级车的性能指标。

2）开发设计车体和部件更趋合理化的中空型结构，主要途径就是在结构上采用“以空代实”，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构取代实心结构，同时优化结构布局，使之更加紧凑，这样既可以减轻重量，节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。

3）在轻量化与材料特性、工艺性、生产批量、成本及其他制约因素中找到一个最佳的结合点，实现多材料组合的轻量化结构，强调合适的材料用于合适的部位，借以CAD/CAE计算机辅助技术，使结构轻量化设计与优化融入开发前期，缩短开发周期，降低成本，确保汽车轻量化的效率和质量。