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復(fù)合材料輕型車
麥格納國(guó)際和福特汽車公司聯(lián)合開發(fā)的復(fù)合材料輕型車輛(MMLV,圖1)是美國(guó)能源部編號(hào)為DEEE0005574項(xiàng)目的產(chǎn)品。該項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一款5人轎車,在保證車輛性能和乘坐安全性的前提下實(shí)現(xiàn)整車輕量化。已經(jīng)設(shè)計(jì)出車輛原型,并進(jìn)行了若干項(xiàng)整車試驗(yàn)。該款多材質(zhì)輕型車采用商業(yè)上應(yīng)用成熟的金屬材料和生產(chǎn)流程,最終使整車質(zhì)量減輕364kg(占原總質(zhì)量的23.5%),可使用排量為1L的3缸發(fā)動(dòng)機(jī),促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)和減少燃油消耗。
圖1 MMLV樣車
在汽車開發(fā)過程中,對(duì)結(jié)構(gòu)性能的評(píng)價(jià)有3個(gè)重要指標(biāo):NVH、耐久性和安全性。重點(diǎn)針對(duì)樣車的耐久性能進(jìn)行白車身和相關(guān)子部件的閉環(huán)設(shè)計(jì)和CAE仿真分析,并在福特的密歇根試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行整車試驗(yàn)。
MMLV樣車在2013款福特Fusion基礎(chǔ)上對(duì)車身、底盤、懸架、覆蓋件、保險(xiǎn)杠系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),并使用鋁、鎂和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)等多種材質(zhì),以實(shí)現(xiàn)整車的輕量化。
圖2為兩種車型白車身對(duì)比,福特Fusion使用了大量的鋼沖壓件,而MMLV針對(duì)不同部件選用了不同的材質(zhì)和制造工藝。由于多種材料的使用勢(shì)必會(huì)使整車性能發(fā)生改變,因此建立了MMLV白車身有限元模型,對(duì)不同部件分別確定材料屬性(圖3)。仿真試驗(yàn)通過后制造樣車,并在密歇根試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行整車耐久性試驗(yàn)。
圖2 Fusion與MMLV白車身對(duì)比
圖3 MMLV白車身的原型與有限元模型對(duì)比
試驗(yàn)結(jié)果表明,MMLV樣車耐久性壽命達(dá)到24.135萬km,與仿真結(jié)果一致。
Nikhil Bolar et al. SAE 2015-01-1613.
編譯:汪濤