應用多材料結構概念發掘客車的輕量化潛力

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應用多材料結構概念發掘客車的輕量化潛力

典型的客車殼體結構的質量超過車身總質量的40%，說明其本身具有巨大的減重潛力。另一方面，殼體結構的車身基本骨架提供了足夠的強度和剛度，以滿足彎曲扭轉剛度和被動安全性的要求。

一種常見的輕量化方式是用屈服強度較高的材料完全代替現有的結構材料，來盡可能地減小截面厚度。另一種輕量化方式是在特定的區域選擇性地用高強鋼取代傳統鋼材。第1種輕量化方式僅使用單一材料，在采購和制造方面有一定的優勢，但從設計的角度來看，這并不是最優的方案，也會使成本增加。本研究通過將多材料結構概念應用到一種現有的8m城市客車來研究其設計內涵和長期效益，客車采用了第2種輕量化方式。

本研究對多材料結構概念在減輕客車空載質量、提高安全性和運營效率方面的作用進行了探討，評估了客車的多材料結構概念，并從設計標準、材料選擇、高強度材料組件選擇、側翻有限元模擬、減輕質量、節約成本等6個方面討論了多材料公共汽車的輕量化優化策略。虛擬仿真結果表明，在不影響強度和剛度前提下，多材料結構概念能給客車帶來顯著的輕量化效果。最后，運用壽命周期成本法，從節省燃油角度證明了這種輕量化方式的有效性。

Anil Kumar Cherukuri et al. SAE 2014-01-2453.

編譯：黃河