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三维管梁在汽车车身轻量化上的应用

程刚 于翔 宁普才

程刚, 于翔, 宁普才. 三维管梁在汽车车身轻量化上的应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 176-181. doi: 10.12299/jsues.20-0212
引用本文: 程刚, 于翔, 宁普才. 三维管梁在汽车车身轻量化上的应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 176-181. doi: 10.12299/jsues.20-0212
CHENG Gang, YU Xiang, NING Pucai. Application of 3D tube in automotive body structure lightweight[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 176-181. doi: 10.12299/jsues.20-0212
Citation: CHENG Gang, YU Xiang, NING Pucai. Application of 3D tube in automotive body structure lightweight[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 176-181. doi: 10.12299/jsues.20-0212

三维管梁在汽车车身轻量化上的应用

doi: 10.12299/jsues.20-0212
详细信息
    作者简介:

    程刚:程 刚(1991−),男, 工程师,在读硕士,研究方向为汽车车身. E-mail:528330189@qq.com

    通讯作者:

    于 翔(1992−),男,汽车工程师,硕士,研究方向汽车产品研发. E-mail:yuxiang_sun2011@163.com

  • 中图分类号: U463.82

Application of 3D tube in automotive body structure lightweight

  • 摘要:

    在汽车轻量化趋势下,车身的轻量化依然十分重要. 分别从国内外研究现状、结构设计、结构分析、质量对比分析几方面研究汽车上车身局部结构的轻量化. 以本田思域2016款车身结构为研究对象,采用超高强钢辊压成型三维管梁替换车身A柱、车顶纵梁内部热成型冲压加强板. 参考国标GB 26134—2010施加车顶抗压试验工况,保证优化后结构的车顶抗压性能与原结构相当,通过对比质量,得出集成三维管梁的新设计对车身的轻量化效果. 研究结果表明:当三维管梁板材厚度为1 mm、材料为1 700 MPa马氏体钢时,新结构弯曲刚度和强度性能与原结构基本一致,且实现车身减重3.23 kg,轻量化效果明显.

  • 图  1  本田思域A柱与车顶纵梁断面图

    Figure  1.  Honda Civic A-pillar and roof rail sections

    图  2  本田思域车身断面位置

    Figure  2.  Section location of Honda Civic BIW

    图  3  集成三维管梁的车顶纵梁断面

    Figure  3.  Roof rail section incorporated with 3D tube

    图  4  集成三维管梁的车身局部结构

    Figure  4.  Partial BIW structure incorporated with 3D tube

    图  5  车顶抗压试验工况[13]

    Figure  5.  Roof crush test scenario

    图  6  光顺后的车身CAD模型

    Figure  6.  Smoothed BIW CAD model

    图  7  有限元模型

    Figure  7.  FEM model

    图  8  力与位移曲线图

    Figure  8.  Force and displacement graphs

    表  1  原设计与新设计质量对比

    Table  1.   Weight comparison analysis-original and new design

    参数原设计新设计
    A柱加强板车顶纵梁加强板三维管梁
    材料厚度/mm1.761.671.00
    抗拉强度/MPa148312241808
    生产工艺热冲压热冲压辊压+三维弯曲
    质量/kg0.992.451.82
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    表  2  仿真试验性能与质量汇总表

    Table  2.   Performance and weight summary of simulation experiment

    仿真参数 原设计 新设计 变化率/%
    加载1.5倍空载车重时的位移/mm 21.0 15.7 25.2
    最大载荷/kN 51.1 50.5 −1.2
    平均载荷力/kN 36.5 38.3 4.9
    有效减重
    (kg/car)
    6.88 3.65 47.0
    下载: 导出CSV
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图(8) / 表(2)
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-23
  • 网络出版日期:  2022-11-16
  • 刊出日期:  2022-06-30

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