上海交通大学轻量化研究课件

上海交通大学车身制造技术中心三、上海交通大学开展的研究工作研究中心总体概况车身制造质量控制技术汽车板精益成形技术数字化的车身工艺设计车身产品与工装数字化设计汽车轻量化技术上海交通大学车身制造技术中心三、上海交通大学开展的研究上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案汽车轻量化是汽车工业跨越发展的方向

工业发达国家在汽车轻量化方面发展迅速，预计21世纪轿车自重约为80年代的一半。（2000年后，美国中型轿车的质量将减至1000Kg以下，西欧中型轿车的质量将减至900Kg以下）我国汽车工业与国际先进水平有显著差距，汽车轻量化研究方面处于刚刚起步阶段。采用汽车轻量化技术实现跨越发展是中国汽车工业的必由之路。上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案汽车轻量化为钢铁企业提供了机会和挑战上海市明确了上海汽车工业自主知识产权轿车的发展目标。（力争在2005年12月拥有第一辆具有自主知识产权的轿车，并通过年产量5万辆）轻量化汽车自主开发能力形成必将进一步推动本市经济发展。（自主知识产权轿车的开发具有极大的经济效益和社会效益）

上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案轻量化的意义燃油消耗可

减少6%-8%轿车重量减轻10%实现节能减少排放实现环保目标上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车技术的发展---汽车的重量在攀升：1310kgAudiA4neu2,0lAl-车身,Mg-变速箱外壳,Al-轻质轮毂,Al-底盘部件,高强度钢板,塑料件...-110kg+160kg重量增加AudiA41,8l1260kgAudiA4重量变化1994型2002型30%安全要求22%舒适性22%法规15%附件设备

8%质量要求重量减轻研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车技术的发展--研究背景轻量化----汽车材料的变化：2000/2010中档轿车重量的变化Quelle:MERCER2002610kg钢板/铸铁138kg铝合金23kg镁合金40kg其他非贵金属178kg塑料58kg弹性材料104kg其他材料-10%+36%+300%+13%+19%+6%-17%197020001.400kg20101.150kg1.100kg研究背景轻量化----汽车材料的变化：2000/2010中档研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化基本途径与特点

途径：优化汽车结构，减少零部件数量（使零部件薄壁化、中空化、小型化及复合化等）采用轻量化材料（高强度钢板、镀锌钢板、铝镁合金、复合材料等）特点：汽车结构、轻质材料、制造工艺三者的密切结合。研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化基本途径研究背景上海交通大学车身制造技术中心车身设计的要求：碰撞能量必须能被车身结构的指定部位吸收；必须利用车身结构的变形来吸收碰撞能量。车身轻量化的要求：不能盲目的减重，应在保证汽车整体性能不受影响的前提下，最大限度地减轻各零部件的质量。汽车轻量化必须首先满足耐撞安全性能汽车轻量化必须满足耐撞安全性能研究背景上海交通大学车身制造技术中心车身设计的要求：汽研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化必须符合车身外板防腐要求加拿大及北欧地区国家制订了汽车车身外板锈蚀及穿孔的最低年限法规，并作为强制性执行标准车身耐表面腐蚀5年，耐穿孔腐蚀10年研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化必须符合上海交通大学车身制造技术中心以有限元碰撞仿真方法为工具以经过试验验证的整车有限元碰撞模型为原型以保证耐撞安全性能、NVH性能为条件以利用轻量化材料、结构实现车身轻量化为目标汽车轻量化的研究方法：汽车轻量化技术－总体方案上海交通大学车身制造技术中心以有限元碰撞仿真方法为工上海交通大学车身制造技术中心高强度钢板在车身上应用汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状上海交通大学车身制造技术中心高强度钢板在车身上应用汽车上海交通大学车身制造技术中心铝合金车身结构汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状奥迪A2：采用全铝骨架车身和铝合金蒙皮结构，使其总重量减少到895kg，比采用传统钢材料车身减轻了43%。

AudiA2车身骨架（ASF）重量仅249kg上海交通大学车身制造技术中心铝合金车身结构汽车轻量化技上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状优化后的零部件结构上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状拼焊板成形技术美国拼焊板的使用情况上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状管件液压成形结构 上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状LoadingPreformingReverseDrawingFinishedPartBlankHolderBlankPunch薄钢板液压成形技术上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心变压边力控制成形技术独立控制各局部压边圈，增加控制金属流入模腔的灵活性汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状上海交通大学车身制造技术中心变压边力控制成形技术独上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状车身零件减重效果：10.96％轻量化设计上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心(1)前纵梁的结构轻量化研究：塑性铰2中段前段后段塑性铰1由于原前纵梁结构中诱导槽的不合理布置使其在碰撞仿真过程中发生塑性铰式变形，大大降低了前纵梁在碰撞过程中的吸能量。前纵梁的设计已基本定型，形状及大小改动的余地不大。因此必须通过控制前纵梁的不同变形形式，有效增加其吸收能量的能力。去掉原诱导槽，中间弯曲段加入斜对角加强筋使得整个结构在碰撞过程中，吸收足够的碰撞能量，耐撞指数更高，同时减薄壁厚，在保证原有的吸能效果前提下实现减重的目的。汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(1)前纵梁的结构轻量化研上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁零件的结构轻量化研究：

碰撞仿真过程中，发现散热器下横梁的中间部分变形比较大，是吸能的关键部分。增大结构刚度可以在同等变形的情况下吸收更多的能量。在散热器下横梁内板的中部加入二根加强筋，增加结构刚度使得结构中间部分在碰撞过程中发生类似闭口帽型变形，充分发挥其吸能特性，同时减薄外板与内板的厚度，在保证原有吸能效果的前提下达到减重目的。

汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁零件的结上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁结构的改进措施：原散热器下横梁内板（壁厚1.5mm）轻量化结构的散热器下横梁内板（壁厚1.2mm，加强筋厚1.2mm）汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁结构的改上海交通大学车身制造技术中心(3)发动机罩组件的结构轻量化研究：在正面碰撞过程中，发动机罩板的铰链处发生断裂导致整个发动机罩整体向上滑移，影响了乘员舱的安全性。主要原因是发动机罩板的整体刚度过大。汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(3)发动机罩组件的结构上海交通大学车身制造技术中心发动机罩外板：弱化外板刚度：适当降低棱边高度，使外板的整体刚度降低，板厚从1mm减至0.8mm，实现轻量化。原始设计改进设计(3)发动机罩组件的改进措施：汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心发动机罩外板：原始设计改进上海交通大学车身制造技术中心发动机罩内板：弱化内板刚度：在内板的二侧及前部开圆孔及长孔，使内板的整体刚度降低，板厚从0.8mm减至0.6mm，实现轻量化。原始设计改进设计汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心发动机罩内板：原始设计上海交通大学车身制造技术中心减重效果评价：结构轻量化前后质量比较

散热器下横梁减重效果22.88%，前纵梁减重效果9.11%发动机罩板的减重效果为21.32%

原结构的零部件质量（Kg）轻量化结构的零部件质量(Kg)减重效果(%)散热器下横梁7.155.5122.88前纵梁（左、右）6.816.209.11发动机罩(内、外板)16.5613.0321.32汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心减重效果评价：结构轻量化前轻量化方案的总体评价

刚度与模态计算NVHCRASHFATIGUE轻量化初步方案轻量化方案的总体评价

车身有限元模型--刚度与模态计算共有249个零件，单元总数347105，其中三角形单元所占的比例6%。焊点总数为5851个。

车身有限元模型--刚度与模态计算共有249个零件，单元总数3边界条件(弯曲刚度）约束位置后悬（六个自由度约束）前悬（三个自由度约束）边界条件(弯曲刚度）约束位置后悬（六个自由度约束）前边界条件(扭转刚度)红色区域六个方向自由度固定水箱下横梁约束位置（3方向约束）边界条件(扭转刚度)红色区域六个方向自由度固定水箱下横梁约束模态分析模态分析一阶振型26.32Hz二阶振型29.98Hz（一阶扭转模态）三阶振型39.85Hz（LT模态）四阶振型40.57Hz一阶振型26.32Hz二阶振型29.98Hz（一阶扭转模态五阶振型45.28Hz（Z型模态，二阶弯曲模态）六阶振型53.41Hz（U型模态，一阶弯曲模态）七阶振型56.46Hz八阶振型59.46Hz五阶振型45.28Hz六阶振型53.41Hz七阶振型56.4VNH-声腔模型声腔的有限元模型在Hypermesh中完成，单元类型为四面体单元，单元总数为456804个。

VNH-声腔模型声腔的有限元模型在Hypermesh中完成，200Hz以内声腔模态200Hz以内声腔模态二阶振型64.18Hz(纵向第一阶)三阶振型119.99Hz(纵向第二阶)四阶振型122.96Hz(横向第一阶)五阶振型145.68Hz(纵向第一阶＋横向第一阶)二阶振型64.18Hz三阶振型119.99Hz四阶振型六阶振型155.84Hz(竖向第一阶)七阶振型169.24Hz(纵向第三阶＋竖向第一阶)八阶振型174.85Hz(纵向第二阶＋横向第一阶)九阶振型191.64Hz(纵向第三阶＋竖向第二阶)六阶振型155.84Hz七阶振型169.24Hz八NVH-车身有限元模型车身增加车门后的有限元模型。单元总数482166，其中三角形单元所占的比例6%。

NVH-车身有限元模型车身增加车门后的有限元模型。单元总数车身60Hz内模态频率车身60Hz内模态频率第7阶15.90Hz第8阶18.00Hz第9阶20.14Hz第10阶20.92Hz第7阶15.90Hz第8阶18.00Hz第9阶20.1第11阶29.48Hz扭转模态第19阶45.18Hz二阶弯曲模型第26阶53.43Hz一阶弯曲模型第11阶29.48Hz扭转模态第19阶45.18Hz车身＋声腔耦合模态车身和声腔耦合模型。车身单元总数482166，声腔单元总数为456804个。

车身＋声腔耦合模态车身和声腔耦合模型。车身单元总数4821声固耦合前30阶模态声固耦合前30阶模态第9阶18.283Hz第8阶16.242Hz第10阶20.09Hz第11阶20.909Hz第9阶18.283Hz第8阶16.242Hz第10阶2第12阶29.426Hz第20阶45.006Hz第27阶55.025Hz第12阶29.426Hz第20阶45.006Hz第27阶CRASH正面碰撞分析

正面碰撞按照中国机动车设计规则CMVDR“关于正面碰撞乘员保护的设计规则”，车辆以48.3km/h速度呈90度与壁障墙发生碰撞。侧面碰撞分析

侧面碰撞按照欧洲ECER95侧面乘员防护认证规定，壁障车以50km/h速度呈90度水平垂直与车辆左侧发生碰撞。碰撞点：移动壁障车的中心通过座椅R点。CRASH正面碰撞分析CRASH有限元模型正面碰撞整车有限元模型整车碰撞有限元模型：单元总数742753（四边形单元总数693063，三角形单元总数49690），白车身三角形单元所占比例为5.0%。有限元网格在前处理程序Hypermesh中完成，计算过程在大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA中进行。

CRASH有限元模型正面碰撞整车有限元模型整车碰撞有限元模型

四边形单元98414三角形单元17363

底盘假人等有限元模型CRASH有限元模型

底盘假人等有限元模型CRASH有限元模型正面碰撞结果

time：0mstime:20ms正面碰撞结果正面碰撞结果

time:70mstime:75ms正面碰撞结果有限元模型侧面碰撞整车有限元模型整车侧面碰撞有限元模型：单元总数700940（四边形单元总数664900，三角形单元总数36040），白车身三角形单元所占比例为5.0%。侧面碰撞假人采用的是EuroSID侧面碰撞假人。

有限元模型侧面碰撞整车有限元模型整车侧面碰撞有限元模型：单元侧面碰撞假人有限元模型侧面碰撞假人有限元模型四边形单元:2593三角形单元:49六面体实体单元:2242四面体实体单元:109

EuroSID侧面碰撞假人有限元模型侧面碰撞假人有限元模型侧面碰撞假人有限元模型有限元模型壁障车有限元模型

四边形单元:1851三角形单元:26六面体实体单元:4424四面体实体单元:360有限元模型壁障车有限元模型侧面碰撞结果

time：0mstime:20ms侧面碰撞结果侧面碰撞结果

time:40mstime:60ms侧面碰撞结果疲劳分析有限元模型焊点单元均用用Cbar单元模拟。模型单元总数为632227，其中三角形单元比例为6％，焊点单元总数为5943。

疲劳分析有限元模型焊点单元均用用Cbar单元模拟。模型单元总自重工况下静力分析由于该疲劳分析模型含有四门两盖，车身总重为350Kg，对车身的应力分布有很大影响，因此必须先对车身进行静力分析，得出重力作用下车身的应力分布情况，以便在疲劳寿命分析中考虑重力影响。自重工况下应力分布云图自重工况下静力分析由于该疲劳分析模型含有四门两盖，车身总重为前轮处单位激励冲击响应分析前轮单位激励下应力分布云图前轮单位激励下最大应力出现位置（后地板前横梁本体）

前轮处单位激励冲击响应分析前轮单位激励下应力分布云图前轮单位后轮处单位激励冲击响应分析后轮单位激励下应力分布云图后轮单位激励下最大应力出现位置（后地板前横梁本体）

后轮处单位激励冲击响应分析后轮单位激励下应力分布云图后轮单位D级路面时变载荷前轮路面输入激励后轮路面输入激励D级路面时变载荷前轮路面输入激励后轮路面输入激励结构疲劳寿命初步结果车身结构疲劳寿命（循环次数）分布云图

结构疲劳寿命初步结果车身结构疲劳寿命（循环次数）分布云图右前减震器上支撑板寿命分布云图

后减震弹簧座本体寿命分布云图

寿命较短的区域有后地板前横梁本体（如左上图所示）、右前减震器上支撑板（如右上图所示），以及后减震弹簧座本体（如左下图所示），这些地方均是产生应力集中的地方。右前减震器上支撑板寿命分布云图后减震弹簧座本体寿命分布云图轻量化初步方案轻量化初步方案上海交通大学轻量化研究课件上海交通大学轻量化研究课件上海交通大学轻量化研究课件刚度比较刚度比较四种方案前11阶模态对比四种方案前11阶模态对比THANKS!THANKS!上海交通大学车身制造技术中心三、上海交通大学开展的研究工作研究中心总体概况车身制造质量控制技术汽车板精益成形技术数字化的车身工艺设计车身产品与工装数字化设计汽车轻量化技术上海交通大学车身制造技术中心三、上海交通大学开展的研究上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案汽车轻量化是汽车工业跨越发展的方向

工业发达国家在汽车轻量化方面发展迅速，预计21世纪轿车自重约为80年代的一半。（2000年后，美国中型轿车的质量将减至1000Kg以下，西欧中型轿车的质量将减至900Kg以下）我国汽车工业与国际先进水平有显著差距，汽车轻量化研究方面处于刚刚起步阶段。采用汽车轻量化技术实现跨越发展是中国汽车工业的必由之路。上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案汽车轻量化为钢铁企业提供了机会和挑战上海市明确了上海汽车工业自主知识产权轿车的发展目标。（力争在2005年12月拥有第一辆具有自主知识产权的轿车，并通过年产量5万辆）轻量化汽车自主开发能力形成必将进一步推动本市经济发展。（自主知识产权轿车的开发具有极大的经济效益和社会效益）

上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及总体方案轻量化的意义燃油消耗可

减少6%-8%轿车重量减轻10%实现节能减少排放实现环保目标上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－研究背景及研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车技术的发展---汽车的重量在攀升：1310kgAudiA4neu2,0lAl-车身,Mg-变速箱外壳,Al-轻质轮毂,Al-底盘部件,高强度钢板,塑料件...-110kg+160kg重量增加AudiA41,8l1260kgAudiA4重量变化1994型2002型30%安全要求22%舒适性22%法规15%附件设备

8%质量要求重量减轻研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车技术的发展--研究背景轻量化----汽车材料的变化：2000/2010中档轿车重量的变化Quelle:MERCER2002610kg钢板/铸铁138kg铝合金23kg镁合金40kg其他非贵金属178kg塑料58kg弹性材料104kg其他材料-10%+36%+300%+13%+19%+6%-17%197020001.400kg20101.150kg1.100kg研究背景轻量化----汽车材料的变化：2000/2010中档研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化基本途径与特点

途径：优化汽车结构，减少零部件数量（使零部件薄壁化、中空化、小型化及复合化等）采用轻量化材料（高强度钢板、镀锌钢板、铝镁合金、复合材料等）特点：汽车结构、轻质材料、制造工艺三者的密切结合。研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化基本途径研究背景上海交通大学车身制造技术中心车身设计的要求：碰撞能量必须能被车身结构的指定部位吸收；必须利用车身结构的变形来吸收碰撞能量。车身轻量化的要求：不能盲目的减重，应在保证汽车整体性能不受影响的前提下，最大限度地减轻各零部件的质量。汽车轻量化必须首先满足耐撞安全性能汽车轻量化必须满足耐撞安全性能研究背景上海交通大学车身制造技术中心车身设计的要求：汽研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化必须符合车身外板防腐要求加拿大及北欧地区国家制订了汽车车身外板锈蚀及穿孔的最低年限法规，并作为强制性执行标准车身耐表面腐蚀5年，耐穿孔腐蚀10年研究背景上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化必须符合上海交通大学车身制造技术中心以有限元碰撞仿真方法为工具以经过试验验证的整车有限元碰撞模型为原型以保证耐撞安全性能、NVH性能为条件以利用轻量化材料、结构实现车身轻量化为目标汽车轻量化的研究方法：汽车轻量化技术－总体方案上海交通大学车身制造技术中心以有限元碰撞仿真方法为工上海交通大学车身制造技术中心高强度钢板在车身上应用汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状上海交通大学车身制造技术中心高强度钢板在车身上应用汽车上海交通大学车身制造技术中心铝合金车身结构汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状奥迪A2：采用全铝骨架车身和铝合金蒙皮结构，使其总重量减少到895kg，比采用传统钢材料车身减轻了43%。

AudiA2车身骨架（ASF）重量仅249kg上海交通大学车身制造技术中心铝合金车身结构汽车轻量化技上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状优化后的零部件结构上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状拼焊板成形技术美国拼焊板的使用情况上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状管件液压成形结构 上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状LoadingPreformingReverseDrawingFinishedPartBlankHolderBlankPunch薄钢板液压成形技术上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心变压边力控制成形技术独立控制各局部压边圈，增加控制金属流入模腔的灵活性汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状上海交通大学车身制造技术中心变压边力控制成形技术独上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状车身零件减重效果：10.96％轻量化设计上海交通大学车身制造技术中心汽车轻量化技术－汽车轻量化上海交通大学车身制造技术中心(1)前纵梁的结构轻量化研究：塑性铰2中段前段后段塑性铰1由于原前纵梁结构中诱导槽的不合理布置使其在碰撞仿真过程中发生塑性铰式变形，大大降低了前纵梁在碰撞过程中的吸能量。前纵梁的设计已基本定型，形状及大小改动的余地不大。因此必须通过控制前纵梁的不同变形形式，有效增加其吸收能量的能力。去掉原诱导槽，中间弯曲段加入斜对角加强筋使得整个结构在碰撞过程中，吸收足够的碰撞能量，耐撞指数更高，同时减薄壁厚，在保证原有的吸能效果前提下实现减重的目的。汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(1)前纵梁的结构轻量化研上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁零件的结构轻量化研究：

碰撞仿真过程中，发现散热器下横梁的中间部分变形比较大，是吸能的关键部分。增大结构刚度可以在同等变形的情况下吸收更多的能量。在散热器下横梁内板的中部加入二根加强筋，增加结构刚度使得结构中间部分在碰撞过程中发生类似闭口帽型变形，充分发挥其吸能特性，同时减薄外板与内板的厚度，在保证原有吸能效果的前提下达到减重目的。

汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁零件的结上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁结构的改进措施：原散热器下横梁内板（壁厚1.5mm）轻量化结构的散热器下横梁内板（壁厚1.2mm，加强筋厚1.2mm）汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(2)散热器下横梁结构的改上海交通大学车身制造技术中心(3)发动机罩组件的结构轻量化研究：在正面碰撞过程中，发动机罩板的铰链处发生断裂导致整个发动机罩整体向上滑移，影响了乘员舱的安全性。主要原因是发动机罩板的整体刚度过大。汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心(3)发动机罩组件的结构上海交通大学车身制造技术中心发动机罩外板：弱化外板刚度：适当降低棱边高度，使外板的整体刚度降低，板厚从1mm减至0.8mm，实现轻量化。原始设计改进设计(3)发动机罩组件的改进措施：汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心发动机罩外板：原始设计改进上海交通大学车身制造技术中心发动机罩内板：弱化内板刚度：在内板的二侧及前部开圆孔及长孔，使内板的整体刚度降低，板厚从0.8mm减至0.6mm，实现轻量化。原始设计改进设计汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心发动机罩内板：原始设计上海交通大学车身制造技术中心减重效果评价：结构轻量化前后质量比较

散热器下横梁减重效果22.88%，前纵梁减重效果9.11%发动机罩板的减重效果为21.32%

原结构的零部件质量（Kg）轻量化结构的零部件质量(Kg)减重效果(%)散热器下横梁7.155.5122.88前纵梁（左、右）6.816.209.11发动机罩(内、外板)16.5613.0321.32汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究上海交通大学车身制造技术中心减重效果评价：结构轻量化前轻量化方案的总体评价

刚度与模态计算NVHCRASHFATIGUE轻量化初步方案轻量化方案的总体评价

车身有限元模型--刚度与模态计算共有249个零件，单元总数347105，其中三角形单元所占的比例6%。焊点总数为5851个。

车身有限元模型--刚度与模态计算共有249个零件，单元总数3边界条件(弯曲刚度）约束位置后悬（六个自由度约束）前悬（三个自由度约束）边界条件(弯曲刚度）约束位置后悬（六个自由度约束）前边界条件(扭转刚度)红色区域六个方向自由度固定水箱下横梁约束位置（3方向约束）边界条件(扭转刚度)红色区域六个方向自由度固定水箱下横梁约束模态分析模态分析一阶振型26.32Hz二阶振型29.98Hz（一阶扭转模态）三阶振型39.85Hz（LT模态）四阶振型40.57Hz一阶振型26.32Hz二阶振型29.98Hz（一阶扭转模态五阶振型45.28Hz（Z型模态，二阶弯曲模态）六阶振型53.41Hz（U型模态，一阶弯曲模态）七阶振型56.46Hz八阶振型59.46Hz五阶振型45.28Hz六阶振型53.41Hz七阶振型56.4VNH-声腔模型声腔的有限元模型在Hypermesh中完成，单元类型为四面体单元，单元总数为456804个。

VNH-声腔模型声腔的有限元模型在Hypermesh中完成，200Hz以内声腔模态200Hz以内声腔模态二阶振型64.18Hz(纵向第一阶)三阶振型119.99Hz(纵向第二阶)四阶振型122.96Hz(横向第一阶)五阶振型145.68Hz(纵向第一阶＋横向第一阶)二阶振型64.18Hz三阶振型119.99Hz四阶振型六阶振型155.84Hz(竖向第一阶)七阶振型169.24Hz(纵向第三阶＋竖向第一阶)八阶振型174.85Hz(纵向第二阶＋横向第一阶)九阶振型191.64Hz(纵向第三阶＋竖向第二阶)六阶振型155.84Hz七阶振型169.24Hz八NVH-车身有限元模型车身增加车门后的有限元模型。单元总数482166，其中三角形单元所占的比例6%。

NVH-车身有限元模型车身增加车门后的有限元模型。单元总数车身60Hz内模态频率车身60Hz内模态频率第7阶15.90Hz第8阶18.00Hz第9阶20.14Hz第10阶20.92Hz第7阶15.90Hz第8阶18.00Hz第9阶20.1第11阶29.48Hz扭转模态第19阶45.18Hz二阶弯曲模型第26阶53.43Hz一阶弯曲模型第11阶29.48Hz扭转模态第19阶45.18Hz车身＋声腔耦合模态车身和声腔耦合模型。车身单元总数482166，声腔单元总数为456804个。

车身＋声腔耦合模态车身和声腔耦合模型。车身单元总数4821声固耦合前30阶模态声固耦合前30阶模态第9阶18.283Hz第8阶16.242Hz第10阶20.09Hz第11阶20.909Hz第9阶18.283Hz第8阶16.242Hz第10阶2第12阶29.426Hz第20阶45.006Hz第27阶55.025Hz第12阶29.426Hz第20阶45.006Hz第27阶CRASH正面碰撞分析

正面碰撞按照中国机动车设计规则CMVDR“关于正面碰撞乘员保护的设计规则”，车辆以48.3km/h速度呈90度与壁障墙发生碰撞。侧面碰撞分析

侧面碰撞按照欧洲ECER95侧面乘员防护认证规定，壁障车以50km/h速度呈90度水平垂直与车辆左侧发生碰撞。碰撞点：移动壁障车的中心通过座椅R点。CRASH正面碰撞分析CRASH有限元模型正面碰撞整车有限元模型整车碰撞有限元模型：单元总数742753（四边形单元总数693063，三角形单元总数49690），白车身三角形单元所占比例为5.0%。有限元网格在前处理程序Hypermesh中完成，计算过程在大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA中进行。

CRASH有限元模型正面碰撞整车有限元模型整车碰撞有限元模型

四边形单元98414三角形单元17363

底盘假人等有限元模型CRASH有限元模型

底盘假人等有限元模型CRASH有限元模型正面碰撞结果

time：0mstime:20ms正面碰撞结果正面碰撞结果

time:70mstime:75ms正面碰撞结果有限元模型侧面碰撞整车有限元模型整车侧面碰撞有限元模型：单元总数700940（四边形单元总数664900，三角形单元总数36040），白车身三角形单元所占比例为5.0%。侧面碰撞假人采用的是EuroSID侧面碰撞假人。

有限元模型侧面碰撞整车有限元模型整车侧面碰撞有限元模型：单元侧面碰撞假人有限元模型侧面碰撞假人有限元模型四边形单元:2593三角形单元:49