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汽车轻量化指在满足法规要求及性能要求的前提下,对汽车进行瘦身、减重设计,降低整车质量。汽车轻量化能有效降低汽车的油耗和排放,并且能提升汽车性能,是汽车开发中的核心技术。汽车轻量化从技术实现路径上可分为结构设计轻量化、轻质材料应用轻量化和工艺优化轻量化三个方向。结构轻量化设计的核心技术是结构优化技术,需要用到有限元法和优化方法,汽车设计中常用结构优化技术有拓扑优化、形状优化、尺寸优化、形貌优化、料厚优化。虽然结构优化理论已经很成熟且有不少的应用研究报告,但都集中在单种结构优化技术和单个零部件的运用上,缺少在整个设计周期中综合运用各种结构优化技术进行结构轻量化设计。 本文对车身开发流程和各开发阶段特点进行了系统的分析研究,对结构优化技术特点进行了系统的分析研究,总结出车身全设计周期的轻量化优化方法:(1)在产品策划、概念设计阶段设计自由度大,该阶段的主要设计目标是车身框架的布局、设计,因此应该进行全局拓扑优化得到优化的材料分布指导车身的框架设计,完成车身框架的轻量化设计;进行形状、尺寸优化完成框架梁截面及料厚轻量化设计;进行形貌优化完成顶盖撑条轻量化布置。(2)在技术设计阶段设计自由度相对变小,该阶段的主要设计目标是进行车身局部结构设计确保满足整车强度、NVH等性能、工艺指标,应该对车身局部结构进行局部拓扑优化、形貌优化、钣金件厚度优化,完成车身局部结构的轻量化设计。 在CXX车身开发中运用该方法进行车身结构轻量化优化,并结合项目本身特点及数据成熟度,在各个阶段分别进行拓扑、形状、尺寸、形貌、料厚多种结构优化,通过结构结构优化为车身实现减重约18.95Kg,最终车身重量达到了预定开发目标。该方法在CXX车身轻量化中取得成功,说明该方法具有较强的适用性,适合推广到其它车型开发及底盘、内外饰等零部件的开发中。