本文提出了簡約車的概念,該車主要用途是通勤,安全性需要得到保障;另外車輛需要有足夠的續(xù)航里程,有容納四名乘客的空間和一個能容納一個箱子的后備箱。
首先,基于車輛要求開發(fā)了車輛總體布置的概念。總布置概念的特征在于由于駕駛員和乘客之間的15cm的距離,從而保持有效的內(nèi)部空間,由此可以減少車輛寬度,并且可以為小于155cm的人添加駕駛員后面的第三個座椅。
為了實現(xiàn)進一步減輕重量同時保證安全目標,制定了整體輕量化設計方案,通過拓撲優(yōu)化考慮幾何輕量化設計,通過功能集成,實現(xiàn)輕量化設計和材料輕量化設計,并且基于調(diào)查的總布置概念設計使用了拓撲優(yōu)化,獲得自由設計空間。
最后是空間框架概念,由碳纖維增強塑料(CFRP)和鋁(以下稱為CFRP-Al-Space-Frame)組成的復合結(jié)構(gòu)。車輛前部,外框架變形元件和后保險杠系統(tǒng)由鋁擠壓型材制成。首先,CFRP編織層纏繞在泡沫芯周圍,形成矩形CFRP管。對于梁,這些矩形CFRP泡沫填充管中的四個組合。然后將另一個CFRP編織物纏繞在這四個CFRP管上。最后,編織物填充有熱固性材料,并在高壓釜中固化。碳纖維增強塑料結(jié)構(gòu)由尺寸為60×60mm(四室型材)和60×120mm(六室型材)的標準型材部分組成。這樣可以通過使用標準化工具降低成本。空間幀結(jié)構(gòu)由三維節(jié)點元素連接。該結(jié)構(gòu)由CFRP板封閉,CFRP板與CFRP型材粘合。
簡約車輛概念展示了輕型,安全和高效的小型電動汽車的潛力,專門為城市交通設計。特別是通過重量和安全優(yōu)化的碳纖維增強復合鋁材料空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)實現(xiàn),簡約車概念已經(jīng)通過數(shù)值模擬和原型碰撞驗證?;谔摂M概念,未來將在試駕車和試驗臺進一步研究??陀^的研究將最終驗證客戶對該概念的接受程度。