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汽車輕量化的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計

2012～2020年間，基于質(zhì)量的燃料消耗和CO2排放限值將應(yīng)用于所有新的汽車。實現(xiàn)車身和其它結(jié)構(gòu)輕量化的目標(biāo)可以通過優(yōu)化設(shè)計和材料替代方法來完成。目前，汽車發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)是設(shè)計更輕、成本更具有競爭力的新車型。

愛達(dá)克公司已經(jīng)對現(xiàn)有車輛進(jìn)行了輕量化設(shè)計研究，研究的汽車要滿足監(jiān)管碰撞安全規(guī)定和NVH性能要求。進(jìn)行子系統(tǒng)級優(yōu)化與多學(xué)科優(yōu)化結(jié)合的研究。子系統(tǒng)級優(yōu)化目標(biāo)是滿足子系統(tǒng)的性能目標(biāo)，同時減輕子系統(tǒng)自身的質(zhì)量。各子系統(tǒng)的可行性設(shè)計被列入整車設(shè)計中。優(yōu)化結(jié)果使汽車質(zhì)量減輕14%～28%。介紹了汽車輕量化設(shè)計優(yōu)化的不同策略，包括子系統(tǒng)協(xié)同方法、整車協(xié)同方法以及手動和自動優(yōu)化方案。

為迎接改善燃油經(jīng)濟(jì)性和CO2排放限制的挑戰(zhàn)，新型汽車需要兼顧質(zhì)量和動力方面的雙重效應(yīng)，并能吸引客戶而不影響當(dāng)前車輛的安全和其它屬性。由于汽車子系統(tǒng)數(shù)量眾多并相對復(fù)雜，減輕車輛總質(zhì)量是一個最具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計任務(wù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該用一個多學(xué)科的方法來完成，如智能設(shè)計理念和材料技術(shù)可以與適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ㄏ嘟Y(jié)合。本文描述協(xié)同設(shè)計方法的流程和工具。虛擬的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAE）車輛模型是一種設(shè)計工具，可用來評估性能、成本、質(zhì)量和功能。

總之，一個良好的具有戰(zhàn)略意義的協(xié)同優(yōu)化過程有助于最大限度地提高輕量化設(shè)計的潛力。這個過程必須利用材料、制造和軟件方面的最新技術(shù)和高性能的計算工具來完成。優(yōu)化過程必須采用協(xié)同合作的方式，包括一個總的系統(tǒng)策略、自動化、靈活性和智能化，從而實現(xiàn)全面優(yōu)化的目標(biāo)。

Velayudham Ganesan et al. SAE 2014-01-0392.

編譯：王維