導(dǎo)讀：根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0版》等相關(guān)資料，我們看到，在“低碳化、信息化、智能化”的發(fā)展趨勢(shì)下，隨著近幾年來以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、新能源、新材料等技術(shù)為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的影響不斷加深，“低碳化、信息化、智能化”也在進(jìn)一步擴(kuò)展、內(nèi)涵更加豐富，不斷向縱深發(fā)展。

一、汽車產(chǎn)業(yè)變革與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0版》圍繞著產(chǎn)業(yè)總體+ 9大技術(shù)發(fā)展方向制定了“1+9”技術(shù)路線圖，主要圍繞著節(jié)能汽車、純電動(dòng)與插電混動(dòng)、氫燃料電池、智能網(wǎng)聯(lián)、動(dòng)力電池、 輕量化、智能制造等多個(gè)分支。

根據(jù)技術(shù)路線圖，輕量化領(lǐng)域以完善高強(qiáng)度鋼應(yīng)用體系為重點(diǎn)，中期以形成輕質(zhì)合金應(yīng)用體系為方向，遠(yuǎn)期以形成多材料混合應(yīng)用體系為目標(biāo)。對(duì)于輕量化系數(shù)總體目標(biāo)，要求2025年/2030年/2035年燃油乘用車輕量化系數(shù)分別降低 10%/18%/25%，純電動(dòng)乘用車輕量化系數(shù)分別降低15%/25%/35%，載貨車、牽引車、客車也都提出了對(duì)應(yīng)的目標(biāo)要求。

圖片來源：節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0版

二、輕量化對(duì)汽車發(fā)展的意義

由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。

與《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖1.0版》相比，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0版》將研究工作的重心由降低整車整備質(zhì)量轉(zhuǎn)向了降低整車輕量化系數(shù)。圍繞未來節(jié)能汽車、新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展需求，結(jié)合自主品牌發(fā)展環(huán)境，汽車輕量化技術(shù)路線圖提出近期以完善高強(qiáng)度鋼應(yīng)用體系為重點(diǎn)，中期以形成輕質(zhì)合金應(yīng)用體系為方向，遠(yuǎn)期形成多材料混合應(yīng)用體系為目標(biāo)。

根據(jù)《汽車輕量化行業(yè)研究：趨勢(shì)明確，結(jié)構(gòu)件一體壓鑄推動(dòng)制造革命》一文的介紹，提升輕量化系數(shù)的實(shí)質(zhì)是在不影響靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度甚至提升靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度的前提下減少單位面積的白車身骨架質(zhì)量。因此，汽車輕量化不是簡單地減少重量，而是綜合汽車耐撞性、剛度強(qiáng)度性能、安全性、經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)工程。

三、汽車輕量化的主要技術(shù)方向

從目前國際通行的研究方向來看，結(jié)構(gòu)輕量化、工藝輕量化、材料輕量化是汽車輕量化的三個(gè)主要技術(shù)方向。

材料輕量化是從源頭減輕汽車的重量，也是最容易實(shí)現(xiàn)突破的方向。材料輕量化主要使用的輕量化材料有鋁合金、鎂合金、碳纖維、工程塑料、高強(qiáng)度鋼等，目前輕量化材料應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是航空，隨著新材料的不斷推出以及材料成本的降低，未來也將更多的應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

圖片來源：

https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/dotcom/client_service/automotive%20and%20assembly/pdfs/lightweight_heavy_impact.ashx

四、ANSYS Granta Selector在汽車輕量化中的應(yīng)用

從正向設(shè)計(jì)的角度去看，該如何為產(chǎn)品找到合適的輕量化材料呢？

由于汽車的輕量化系數(shù)并不是簡單的追求最輕的重量，而是要綜合考慮汽車重量、剛度、強(qiáng)度、安全性、經(jīng)濟(jì)性等，這就為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。選材需要考慮的因素之多，如果缺少有效的方法，那么就很難面面俱到，選出合適的材料。

Ansys Granta Selector是以系統(tǒng)化選材方法論為基礎(chǔ)，提供大量的材料數(shù)據(jù)供選材比較，以圖形化的界面幫助用戶創(chuàng)建圖表、添加材料優(yōu)選條件?？梢詾椴牧蠈傩缘娜魏谓M合制作材料屬性圖表。探索材料屬性空間，預(yù)估生產(chǎn)成本，支持材料優(yōu)選決策制定，并可將結(jié)果自動(dòng)生成材料優(yōu)選報(bào)告。

Ansys Granta Selector適用于各行各業(yè)，在汽車行業(yè)，國外汽車廠商大量使用Granta Selector尋找新材料以解決汽車輕量化的問題。

2007年，新款Smart的供應(yīng)商希望尋找一種新的材料以替換Sheet steel YS140作為汽車門板的材料，希望能夠通過新材料給車門減重30%以上，同時(shí)該材料需要足夠堅(jiān)固能夠滿足汽車門板的要求。通過使用Granta Selector迅速尋找到了數(shù)種合適的候選材料，并且預(yù)估了不同材料的單位生成成本，最后選擇了20%滑石填充聚丙烯作為新的汽車門板材料，成功減少了35%的原材料重量。

另外，寶馬汽車的供應(yīng)商，也通過Granta Selector為變速箱橫梁找到了新的輕量化材料，并獲得了創(chuàng)新獎(jiǎng)。

五、材料信息與汽車輕量化

旨在夯實(shí)汽車工程師CAD/CAE知識(shí)體系，一起改變技術(shù)工程師的“人生厚度”。4月27日19時(shí)30分，筆者受邀在中國水利水電出版社和仿真秀舉辦的《2022仿真汽車仿真設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)月》第四期講座帶來《材料信息與Ansys Granta 汽車輕量化案例應(yīng)用》，以下是我的課程安排，歡迎蒞臨直播間一起交流和共同進(jìn)步。

（完）

審核編輯 ：李倩