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就一定安全吗,德研发新型轻量化新技术

发布时间:2019-10-09 01:07编辑:汽车新闻浏览(153)

    随着节能减排形势变得日益严峻,相关部门对卡车超载的治理越来越严,轻量化成了近几年来汽车行业常被探讨的话题。比如,铝合金车轮的应用就是国内准重载车辆实现轻量化的一大有效手段。在了解国内外卡车企业的卡车轻量化情况时,记者通过查阅相关外文材料得知,德国某研究机构近期研发了一种新型的车辆轻量化技术。

    随着节能减排形势变得日益严峻,相关部门对卡车超载的治理越来越严,轻量化成了近几年来汽车行业常被探讨的话题。比如,铝合金车轮的应用就是国内准重载车辆实现轻量化的一大有效手段。在了解国内外卡车企业的卡车轻量化情况时,记者通过查阅相关外文材料得知,德国某研究机构近期研发了一种新型的车辆轻量化技术。

    问题:汽车钢板厚,车身重,就一定安全吗?

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    ● 汽车“瘦身” 现实又迫切

    回答:

    ● 汽车“瘦身” 现实又迫切

    据每日科学网站9月4日发布的一篇文章称,最近欧洲委员会出台了一项新法规,如果汽车制造厂不能显著降低其新生产汽车的二氧化碳平均排放量,它们将面临巨额的罚款。汽车工业到了必须思索如何减少燃料消耗量和二氧化碳排放量的时候了。

    我以一个车辆工程专业毕业的汽车行业从业者的身份非常肯定地告诉你:钢板越厚、车越重就越安全的说法纯属无稽之谈!

    据每日科学网站9月4日发布的一篇文章称,最近欧洲委员会出台了一项新法规,如果汽车制造厂不能显著降低其新生产汽车的二氧化碳平均排放量,它们将面临巨额的罚款。汽车工业到了必须思索如何减少燃料消耗量和二氧化碳排放量的时候了。

    如何减少汽车燃料消耗量,一条有效的途径就是在汽车轻量化结构上做文章,换句话说就是让汽车“瘦”下来。但是给汽车“减肥”必须在不降低汽车安全性的前提下进行。如何在同等级别安全程度下成功给汽车瘦身,是摆在汽车设计人员面前的一道既现实又迫切的难题。

    如果一台车的钢材,按照功用来分的话,可以分为两部分:车身覆盖件和车身结构件。

    如何减少汽车燃料消耗量,一条有效的途径就是在汽车轻量化结构上做文章,换句话说就是让汽车“瘦”下来。但是给汽车“减肥”必须在不降低汽车安全性的前提下进行。如何在同等级别安全程度下成功给汽车瘦身,是摆在汽车设计人员面前的一道既现实又迫切的难题。

    到目前为止,大部分车身结构都是由同质钢板组成的,不同部位的钢板厚度基本上相同。一些承担局部应力过大的部件,要求钢板较厚来承担高强度局部应力。这就意味着一些不需要承担很大局部应力部位的钢板厚度超出了实际所需要的厚度,这就给车身增加了不必要的重量。此外,一些汽车制造厂家还喜欢用一些价格较贵的高强度钢板,这无形之中也会增加车身重量。

    所谓覆盖件就是我们平时说的前后翼子板、发动机舱盖以及前后左右的包围,或者简单地可以理解为我们平时说的“钢板厚度”。

    到目前为止,大部分车身结构都是由同质钢板组成的,不同部位的钢板厚度基本上相同。一些承担局部应力过大的部件,要求钢板较厚来承担高强度局部应力。这就意味着一些不需要承担很大局部应力部位的钢板厚度超出了实际所需要的厚度,这就给车身增加了不必要的重量。此外,一些汽车制造厂家还喜欢用一些价格较贵的高强度钢板,这无形之中也会增加车身重量。

    ● 使用普通强度钢板 激光提升局部强度

    所谓车身结构件指的是车辆整体的框架,可以理解为车辆的骨骼。

    ● 使用普通强度钢板 激光提升局部强度

    国外先进的轻量化技术一直是国内制造企业效仿的对象,其前沿技术的发展也对我国有很大的借鉴意义。最近,德国萨克森州首府德累斯顿市弗劳恩霍夫材料和射线研究所(The Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS)的研究人员研发出了一项全新的车辆轻量化结构技术,可在充分确保车辆安全性的前提下减轻车辆重量。

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    国外先进的轻量化技术一直是国内制造企业效仿的对象,其前沿技术的发展也对我国有很大的借鉴意义。最近,德国萨克森州首府德累斯顿市弗劳恩霍夫材料和射线研究所(The Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS)的研究人员研发出了一项全新的车辆轻量化结构技术,可在充分确保车辆安全性的前提下减轻车辆重量。

    来自该研究所的科学家马库斯·瓦格纳称:“安全性和轻量化结构彼此并不矛盾。”为了更准确地匹配车身各个部位所承受的应力,马库斯·瓦格纳和他的同事正在致力于创建一套实现车身轻量化的新方案,这项新方案被称为“局部激光强化”(local laser reinforcement)。

    所以,给你看张图,这是我参加了无数次试驾会厂家都会给我们看的一张图。(注:仅仅是拿图片中某款车型举例,请不要怀疑我什么充值、什么车黑、什么水军的,请杜绝网络暴力)

    来自该研究所的科学家马库斯·瓦格纳称:“安全性和轻量化结构彼此并不矛盾。”为了更准确地匹配车身各个部位所承受的应力,马库斯·瓦格纳和他的同事正在致力于创建一套实现车身轻量化的新方案,这项新方案被称为“局部激光强化”(local laser reinforcement)。

    这套方案使用的是价格低廉、强度普通、壁厚度达到最薄限度的钢板,但这么做会导致某个部位的钢板无法承受高强度局部应力。为解决这个难题,研究人员需要提升承受过大局部应力部位的钢板强度。

    不管你在乎不在乎,反正所有的厂家,对于车辆安全唯一在乎的是车身结构件!

    这套方案使用的是价格低廉、强度普通、壁厚度达到最薄限度的钢板,但这么做会导致某个部位的钢板无法承受高强度局部应力。为解决这个难题,研究人员需要提升承受过大局部应力部位的钢板强度。

    也就是上图中你看到的这些“骨架”,这才是影响车辆安全性的最关键因素。

    那么这个过程具体是怎么实现的呢?首先,专家用聚集激光束照射未经加工的钢板表面,被聚集激光束照射的钢板温度开始升高并逐渐熔化,熔化所产生的热量迅速消散并传递给毗连的冷材料,热量所经过的部位遇热之后迅速冷却。这个过程会产生硬质相,遇热之后迅速冷却的材料其硬度可得到显著强化。

    所以,这些部位的钢板刚度和强度越好,就意味着车辆越安全,我觉得这个说法是站得住脚的吧?

    “通过这个过程,我们可以得到强度达到1500兆帕的材料,新材料的强度大概是未经强化的原始材料的2倍。”瓦格纳说。在整个过程中,得到强化的钢板并未变厚,也就是说钢板的重量并未增加,这个方案可谓是在确保车辆安全性的前提下,对轻量化技术的一种有益尝试。

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    瓦格纳称:“这个方案可被用于设计车辆前后缓冲杠、中立柱、加强筋、加强板等诸多部件。在设计这些部件时,上述方案提供了一条如何在重量和强度上作出最优选择的解决途径。”

    而某些人所谓的钢板厚度指的是你们能看到的翼子板、发动机盖、车门的厚度,你现在再问问自己,这些部位的钢板厚度对安全性有影响嘛?

    ● 碰撞性能表现 可提升一倍

    哦,不对,我这个问法不太准确,应该是:车身壳体的厚度和刚度是否会影响车辆安全?

    车辆碰撞时产生的压力,足以令某个零部件瞬间产生大幅度变形。撞击时,车身变形程度越小,司机得到的保护就越大。通过“局部激光强化”,上述研究所的科学家们试图获得抗变形性更强的零部件。

    根据碰撞安全要求,车身壳体的正确结构应该是:使乘客舱具有较大的刚度以便在碰撞时尽量减少变形,同时使车身的头部、尾部等其他离乘员较远的部位的刚度相对较小,在碰撞时产生较大的变形而吸收撞击能量。(来源:人民交通出版社《汽车构造》第六版)

    为了使车身在撞击时变形程度更小,研究人员必须确定需要进行激光强化的最佳位置和最佳几何形状。比如:它们应该是点状的、倾斜的、还是纵长的?强化部分应该 选用何种材料来使车辆在撞击时发生最小程度的变形?现在,研究人员可以通过电脑模拟测试探索以上所有问题的答案。据瓦格纳称:“通过电脑模拟实验,我们可 以完全模仿实地实验并得到我们想要的数据,电脑模拟实验得到的数据与实地实验得到的数据相差在几毫米左右。”

    所以,仔细读读这句话,最佳的结构应该是前后偏软,中间偏硬。这样在发生较大交通事故的时候,才能够更好地保护车内的乘员。

    通过数值模拟研究,瓦格纳和他的团队开发出了一种弯曲应力的碰撞最优轨迹设计。在受到不同形式的撞击时,车辆的变形部位是不一样的,比如说车辆迎面撞上一棵树,与被另一辆车从侧翼撞击时所引起的变形并不相同。瓦格纳团队把这种方法应用到了实际车辆设计过程,并用激光强化。

    啊!说到这里,又找到一张图,是哈弗H6车身结构方面的宣传材料,同样是对于结构件的重视。(可能不太清晰)

    瓦格纳说:“在实际实验中,通过我们的碰撞最优轨迹设计,经过激光局部强化的管道外形,在发生碰撞后的扭曲变形程度比未经强化时减小一半,而我们在这一管道上进行激光强化的部分只占3%左右。这也就是说,我们的技术方案能够使车辆的碰撞性能表现提高一倍。”

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    出于对乘客安全的考虑,该研究所的研究人员已经把这项全新的技术解决方案应用到了车辆易遭撞击的位置和座椅部件上。通过这套全新的技术方案,车辆的部件重量能够减轻20%左右,而这是建立在完全无损车辆安全性的前提下。在下一阶段,瓦格纳和他的团队将致力于通过轨道几何形状自动优化来进一步完善他们的技术。

    所以,最后我想说的是,你这种“汽车钢板厚,车身重,就一定安全”的说法不能说错误,只能说不够准确,如果钢板的重量和厚度都用在了结构件上,那对于安全性的提升帮助是很大的,但是如果像很多人理解的那样:

    车皮薄就不安全

    那你就大错特错了~

    回答:

    车子的结构就像灯笼

    这个灯笼的结构和我们汽车的结构非常像的,都是里面一个骨架,外面糊了一层纸。这个纸在汽车上面它就是钢板了。钢板厚点薄点其实对我们的被动安全性是没有什么太大的影响的

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