汽车轻量化用高强度钢板的发展

汽车轻量化用高强度钢板的发展作者：王利，杨雄飞，陆匠心，WANGLi，YANGXiong-fei，LUJiang-xin作者单位：王利,陆匠心,WANGLi,LUJiang-xin(宝山钢铁股份有限公司研究院,上海,201900)，杨雄飞,YANGXiong-fei(中信微合金化技术中心,北京,100004)刊名：钢铁英文刊名：IRON&STEEL年，卷(期)：2006，41(9)被引用次数：16次参考文献(9条)1.SenumaTPhysicalMetallurgyofModernHighStrengthSteelSheets2001(06)2.OrenECAutomotiveMaterialsandTechnologiesforthe21stCentury19983.KuriyamaY.TakahashiM.OhashiHTrendofCarWeightReductionUsingHigh-StrengthSteel2001(04)4.陈宗荣钢制超轻量汽车开发计划的发展现况1999(05)5.DrewesEJ.BlumelK.LenzeFJTubeandSheetHydroformedSteelComponentsforAutobodyApplication2001(10)6.HellerT.EndB.EhrhardtBNewHighStrengthSteelsProduction,Properties&Applications19987.ShiMF.ThomasGH.ChenXMFormabilityPerformanceComparisonBetweenDualPhaseandHSLASteels20018.TakitaM.OhashiHApplicationofHighStrengthSteelSheetsforAutomobilesinJapan2001(10)9.徐祖耀马氏体相变与马氏体1999相似文献(10条)1.期刊论文范军锋.陈铭.FANJun-feng.CHENMing中国汽车轻量化之路初探-铸造2006,55(10)分析了国际汽车轻量化发展现状,阐述了高强度钢、镁、铝、钛、塑料及复合材料等轻量化材料在我国汽车轻量化中的发展和应用,介绍了内高压成型技术、管件液压成型技术和中空型结构等先进轻量化结构和工艺,提出我国生产汽车的小型化对策,展望了未来10年我国汽车制造的轻量化发展之路.2.学位论文张勇基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法2008随着汽车工业在国内的蓬勃发展，使得能源日趋紧张、环境压力加剧的问题日益凸显，这必将成为汽车工业可持续发展的绊脚石。作为有效节能手段的汽车轻量化技术已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题，在不久的将来，它必将成为汽车公司的核心竞争力之一。近年来国内外很多学者在汽车轻量化相关方面开展了较为广泛的研究，并已取得诸多成果，但是汽车轻量化的相关研究仍然存在较多问题，研究方法仍然集中在对汽车车身的一些零部件用低密度材料进行替换，如铝、镁合金、复合材料等，这些方法大多数仍是凭经验设计。本文在总结前人的研究基础上，采用了近似模型技术结合数值优化方法对汽车轻量化设计进行了较为系统和深入的研究，在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能的降低汽车产品自身重量，达到减重、降耗、安全的综合指标。围绕汽车轻量化这一主题，本论文主要开展了以下几方面的研究内容：1．建立了一种基于移动最小二乘的汽车正面碰撞响应面近似模型，提出了针对不同的优化设计响应采用不同的近似模型技术来达到提高优化效率的目的。通过与目前广泛运用的多项式响应面与Kriging响应面的对比研究可知，多项式响应面只是对空间试验点的逼近，拟合精度不高，故一般适用于替代非线性程度不高的响应，而Kriging模型准确的通过了空间拟合的采样点，拟合精度高，但它容易受到数值噪声的影响且计算成本高。而移动最小二乘拟合的响应面近似模型恰恰兼顾了两者的优点，故它非常适合于具有高度非线性且具有数值噪声的汽车碰撞安全的优化研究。最终把该模型成功运用到汽车轻量化优化设计中来验证了此模型的有效性。2．提出了一种基于近似模型和多目标遗传算法的高强度钢板选材方法。虽然汽车制造工业中铝合金等轻质材料在逐渐增加，但是由于铝合金等加工难度高，成形性能较差，又由于铝导热性好，导致铝合金的焊接性能差，关键是它的成本还比钢材高。故目前在汽车制造中仅能部分代替钢铁材料。而厚度变薄的高强度钢相对于普通钢来说则具有高强度、质量轻等优点，而且还能提高车辆的安全性能，所以高强度钢已成为普遍采用的汽车原材料。采用高强度钢板代替普通钢板制造的汽车车身，其重量可以得到较大幅度的降低。但是传统的选材设计往往都是根据工程人员的经验来选择车辆各个部分的材料配置，导致车辆各个部分的材料选择具有盲目性而不能最优化，文中采用近似模型和多目标遗传算法相结合的选材方法对整车的正面碰撞和侧面碰撞安全性进行了深入研究，得到了汽车车身驾驶室前部关键部件与侧围的高强度钢板及其板厚的合理配置，并达到使车辆的安全性能提高和车身轻量化的目的。3．提出了一种基于近似模型和多学科设计优化相结合的整车轻量化优化设计方法。汽车轻量化的首要前提是应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目的地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性等。但是传统的汽车设计模式往往采取的是一种串行设计模式，在不同的设计阶段设计人员将选择不同的重点来对汽车进行设计和优化，这就把影响汽车性能的空气动力学、振动、噪声、耐撞性、安全性以及舒适性等学科人为的割裂开来，并没有利用和考虑到各个学科之间存在的相互耦合而可能产生的协同效应，这样将导致得到的优化结果往往不是系统整体的最优解。同时，如果轻量化设计中一起考虑到的汽车安全性、振动、刚度等各学科的相互作用来进行优化设计，这样势必遭遇优化设计的瓶颈（单次CAE计算仿真时间过长而引起的时间问题）。正是基于上述传统串行设计与CAE仿真时间过长的缺陷，文中提出了汽车的轻量化优化设计过程也必是一个多学科设计优化的过程，并建立了将响应面和多学科设计优化方法相结合的汽车轻量化优化设计近似模型，成功解决了单次优化时间过长的优化瓶颈问题，并将该方法成功运用到某车型的轻量化优化设计中。4．建立了基于可靠性设计理论的汽车薄壁纵梁轻量化优化设计模型。车身薄壁纵梁不仅是汽车车身设计的基本承载部件，而且也是车身发生正面碰撞时的主要吸能部件。同时，薄壁纵梁的变形模式和吸能特性直接决定了车体在碰撞时的加速度和力的响应，也就直接影响到车内乘员的安全性。此外，由于它的使用环境较为恶劣，这就对它的设计提出了更高的可靠性要求。传统的优化过程往往忽略了工程设计中的不确定性，如几何尺寸、材料属性、载荷和边界条件以及操作环境等相关的多种不确定因素的影响，而使设计目标超出设计界限而失效，从而降低了产品的可靠性。文中提出将薄壁梁设计看着是一个需要考虑安全性、静态承载特性与一阶振动模态等方面的多学科可靠性优化设计过程，并将该方法成功运用到帽型薄壁纵梁的轻量化优化设计中。3.期刊论文朱宏敏.ZHUHong-min汽车轻量化关键技术的应用及发展-应用能源技术2009,(2)简要介绍了汽车轻量化的三方面关键技术的应用及发展,包括轻质材料的应用与发展,结构轻量化设计及优化,新型制造及生产工艺技术.指出了这些技术的前景和存在的一些问题,提出了我国的发展潜力和应对策略.4.会议论文冯美斌世界汽车轻量化材料技术若干最新进展2007轻量化对汽车材料技术的影响是深刻的，应用轻量化材料对汽车技术的影响已远远超出减重本身。本文介绍了汽车自重的演变，汽车轻量化途径，汽车轻量化的新材料以及轻量化材料的内涵。5.期刊论文林涛轻量化部件在汽车改装中的应用-汽车零部件2010,(7)汽车轻量化与安全性并不矛盾,相反带来了很多优势,是汽车未来发展的趋势.轻量化不是只能依靠汽车厂商研究设计,消费者也能对汽车进行合理的改装得到实现.笔者将介绍现今用于改装汽车底盘、发动机和车身的主流轻量化部件.6.期刊论文郑松林.王彦生.卢曦.褚超美.ZHENGSonglin.WANGYansheng.LUXi.CHUChaomei基于强度变化特征的汽车结构件轻量化设计方法-机械工程学报2008,44(2);提出一种获得结构有限寿命的轻量化设计方法.该方法以结构强度变化特性为基础,以结构强度试验结果为依据,动态强度方程为指导,结构临界载荷为目标,提高设计应力为核心,借助有限元分析实现汽车结构件减重设计.应用此方法对某国产载货车前桥进行减重设计,通过设计该前桥的危险断面,减小前桥的横断面尺寸,降低该前桥的临界载荷,使试验应力提高到能对前桥结构造成强化锻炼的区域.台架疲劳试验表明,虽然每台减轻质量5.5kg,减重后的前桥仍能达到相关标准要求.这种方法比目前广为采用的以有限元分析和许用应力为基础的无限寿命轻量化设计方法更能充分发挥材料的强度潜力,因而可以在更深层次上实现结构的轻量化.基于强度变化特征的汽车结构轻量化对目前世界上日益强调的汽车轻量化具有重要的学术价值和指导意义.对基于强度变化特征的汽车结构件轻量化设计方法进一步改进和完善后,在其他工程领域也将具有重要的应用和参考价值.7.期刊论文范军锋.冯奇.凌天钧.冷如波.FANJun-feng.FENGQi.LINGTian-jun.LENGRu-bo汽车轻量化与制造工艺-机械设计与制造2009,(7)汽车轻量化是当前汽车工业发展方向,阐述轻量化工艺在我国现代轿车轻量化中的应用,介绍内高压成型技术、管件液压成型技术、轻量化连接技术等先进轻量化工艺,讨论轻量化工艺技术可行性,提出了我国现代轿车轻量化工艺技术发展方向.8.学位论文鞠晓锋燃料电池汽车轻量化技术研究2007由于能源危机和环境问题的日益突出，现阶段世界各国均十分关注新型能源汽车技术。其中，燃料电池电动汽车(FCEV)具有节能和清洁双重优势，成为当前新能源汽车技术中，最有前途的解决方案之一。我国在燃料电池汽车的研究走在了世界的前列，目前研制成功的“超越三号”燃料电池轿车各项性能指标都达到了世界先进水平。但是由于燃料电池汽车的特殊性，使得整车结构设计和总布置存在很多困难，而且整车质量较传统汽车大大增加。这些对燃料电池汽车的性能影响重大，尤其是超重。因此本文从燃料电池轿车“超越三号”轻量化研究入手，详细说明了汽车轻量化对能源、环境和汽车(尤其是燃料电池汽车)性能的重要意义。进而指出了“超越三号”整车轻量化研究的整体思路。由于时间和条件的限制，本文主要介绍了当今世界先进汽车轻量化设计的概况和作用，包括轻量化材料的使用和计算机辅助结构分析和优化。接下来主要介绍了目前汽车用轻量化材料的使用情况和性质。接着结合“超越三号”的具体情况，对其白车身进行结构分析与优化，即在验证和指出了原车的性能和问题的基础上，对白车身修改件进行优化分析，使得白车身自重大大降低。这些都建立在白车身性能不受影响的基础之上。然后，本文对原车设计的副车架进行全方面分析和校核，研究副车架工作环境和特性。在优化软件的协助下，对原副车架进行结构优化和重新设计。对新设计的副车架进行校核，并且进行疲劳仿真分析。经过与实验对比分析得出，新副车架在轻量化的同时各项性能都较原件有很大的改善。最后，本文分析了汽车轻量化的发展前景，为燃料电池汽车的轻量化项目的进一步开展提出了建议。本文融合了轻量化与燃料电池汽车这两个未来汽车发展的主要趋势和概念，具有非常重大的科研和现实意义。9.期刊论文陈铭年.潘翔.梁霖锋.ChenMingnian.PanXiang.LiangLinfeng汽车轻量化是节能环保的有效措施-福建工程学院学报2008,6(z1)综述了汽车轻量化与节能环保的关系、轻量化的途径、轻量化的发展方向、轻量化面临的问题,强调了轻量化设计是实现汽车轻量化的主要途径之一,并对我省汽车轻量化提出建议.10.会议论文费劲.李志勇.万朝阳.周桂添广州本田汽车用钢板与轻量化2007本文在分析当前汽车轻量化材料发展现状的基础上，介绍了广州本田汽车钢板使