新材料与工艺手册

[轻量化基础] 如何保证轻量化汽车的安全性?

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发表于 2020-9-17 09:46:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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随着汽车排放政策的日趋严厉以及电动车的电耗率对整车重量高度敏感,汽车轻量化已成为产业链上下游企业共同面对的一门必修课。通常而言轻量化的实施手段无外乎结构轻量化、材料轻量化、工艺轻量化、功能或部件集成四类,众多车企也都在按此路径有条不紊的实施中。那么问题来了,轻量化实施过程中车辆材料用量及密度必然有一定幅度的减少,油耗肯定是降下来了,但是安全性怎么保证呢?
这个问题可以从设计原理和结果测试两个角度来回答。
一、首先从原理上讲汽车安全分主动和被动安全两种。
主动安全主要依靠车上搭载的各类先进底盘电子装备实现行车姿态自动修正,与轻量化关系不大。被动安全可由三条技术路径实现,第一条是装配安全带和气囊进而降低碰撞伤害程度;第二条可通过提升操控性,降低车辆进入失控状态的概率;第三条则是通过提高车身刚度和强度,进而提升车辆的耐撞性能。通常情况下,车辆轻量化与第二和第三条路径相匹配。
1. 根据牛顿第一定律,物体的惯性和重量成正比。轻量化实施完成后,车辆重量将会大幅下降,同等车速条件下车辆的动能和惯性也会等比例降低,车辆在激烈驾驶或失控状态下突破轮胎极限的概率也随之大幅降低。
2.  车辆轻量化在实施结构优化和轻量化材料替换过程中,都会用到仿真拓扑分析工具。即通过分析现有部件和材料的传力情况,对受力薄弱部分进行镂空处理,同时对受力较高的部位通过冲压弯折和布置加强筋的方式大幅提升部件的整体刚度和强度。

二、从测试角度上讲评判安全最客观和统一的标准就是碰撞测试。
整车厂在推出一款新产品之前必然会送交中汽研等专业测试机构实施碰撞测试实验。也就是说,整车轻量化在设计和实施过程中早已将满足碰撞测试的各项要求纳入考虑范围之内了。具体实施路径如下:
通常情况下,在产品设计阶段中碰撞测试模拟校核放在功能集成、结构轻量化、材料轻量化、工艺轻量化之后。即便前面的单项测试均完美通过,一旦碰撞测试出现问题往往会返回前方对应阶段甚至推倒重来。
碰撞测试可分为三个阶段,差距分析、路径分析和设计优化。差距分析主要是通过CAE碰撞仿真找寻车辆的整体和局部薄弱环节;路径分析主要是通过破坏程度分析和传力路径分析最终确认具体的优化部件和优化方案;最后则是落地实施阶段,优化完毕后会再进行一次碰撞校核确保优化结果符合设计标准。




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