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一文读懂汽车车身正向选材(MISS)系统
2021-10-06 00:30
本文摘要:工程技术配景“如何对汽车车身零部件举行选材”是主机厂和钢铁厂配合面临的一个问题,此问题的一个显著特点是“即容易又庞大”。“容易”是指主机厂对项目开发车型车身选材的大框架,一般是直接沿用标杆车零部件选材状态,并基于履历判断和性能分析举行局部调整,因此,主机厂很难意识到“如何对车身零部件选材”是一个重大的问题。

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工程技术配景“如何对汽车车身零部件举行选材”是主机厂和钢铁厂配合面临的一个问题,此问题的一个显著特点是“即容易又庞大”。“容易”是指主机厂对项目开发车型车身选材的大框架,一般是直接沿用标杆车零部件选材状态,并基于履历判断和性能分析举行局部调整,因此,主机厂很难意识到“如何对车身零部件选材”是一个重大的问题。“庞大”是指车身包罗三百个以上零部件,每个零部件的选材均涉及到性能、质料、工艺、成本、轻量化等多技术维度的思量,主机厂要保证每个零件的选材都是经得起推敲、要将差别零件的选材统一到一套逻辑系统内里绝非易事,虽然可以看到一些在车身选材方面的技术实验,可是存在许多的不足。

为相识决行业的技术难题,由中信铌钢生长奖励基金资助,中信金属、武汉上善、宝武团体和奇瑞汽车四家单元团结开发了“汽车车身正向选材MISS系统”,其中网页版MISS系统面向钢铁厂、主机厂及零部件企业免费开放使用,旨在进一步提高先进高强钢在汽车车身上的应用,为高性能、低成本、轻量化的车身设计,提供合适的零件选材方案,并期望通过行业的协力,使其成为一套行业尺度。车身选材理念在2005—2009年期间,欧盟实施了Super Light Car项目,其重要的遗产是欧洲主机厂今后形成了一个名贵的设计理念——“The Right Material at the Right Place”的车身选材理念,获得了全世界主机厂的广泛认同,中文翻译为“合适的质料使用在合适的地方”,只管在此项目中没有被明确提出,但在随后的ECB集会中,奥迪和疾驰相继提出:“The right material perfectly placed for best performance(ECB2010 Audi A8)”、“The right material in right place for the optimum function(ECB 2012 Audi A3)”、“The right material in right place! (ECB2012 Daimler_SL)”和“The right material in right location(ECB2014 Benz C - Class)”。

“合适的质料使用在合适的地方”的车身选材理念,不是西欧主机厂一种随意的提法,而是经得起逻辑推敲和实践磨练的,蕴藏着深刻的技术思想,对此思想的深刻明白和深入挖掘是开发汽车车身正向选材MISS系统的前提,对指导其开发具有重要意义。环状结构理念凭据环状结构设计理念,武汉上善在FISITA2012 World Automotive Congress揭晓的论文(F2012-E04-002)中提出了“The Ring-shaped Route Body(环状路径车身,简称3R-BODY)”,并对其举行了详细的论述。从全世界车身工程开发实践来看,接纳环状结构设计理念指导车身工程设计已经成为海内外主机厂的共识。

环状路径车身涵盖环状结构特征(Ring)、实质性要求(Route)和性能目的(Resist)三个方面,“Ring”和“Route”是基于车身骨架结构的观点,划分对应车身结构设计的“路径连通性”和“截面一连性”观点;“Resist”是环状路径车身所能到达的抗弯抗扭抗变形的性能效果。凭据整车坐标系划分界说三个平面:垂直于X轴的X-Surface、垂直于Y轴的Y-Surface、垂直于Z轴的Z-Surface,将组成车身骨架的环状结构向三个平面中举行投影,可以按位置分为三大类:垂直于X轴的环状结构,从车身前部至后部,依次命名为:Front-Ring、A-Ring、B-Ring、C-Ring、Damper-Ring和D-Ring。垂直于Y轴的环状结构,对于车身一侧,划分名为:Front Door-Ring、Rear Door-Ring和Triangular Window-Ring,由于对称性,左右各一个;垂直于Z轴的环状结构。

垂直于Z轴的环状结构,从前向后形成的环状结构,划分名为:Front Energy-Ring、Hood-Ring、Shotgun-Ring、Front Windshied–Ring、Front Floor-Ring、Fuel Tank-Ring、Rear Energy-Ring。三类环状结构共16个,不含对称环状结构。

从环状结构对车身性能影响的水平,可以将16个环状结构分为四类:第一类,耐久环,如Front-Ring、Triangular Window-Ring和Hood-Ring;第二类,刚度环,如C-Ring、Damper-Ring、D-Ring和Front Windshied–Ring;第三类,吸能环,如Front Energy-Ring、Rear Energy-Ring和Shotgun-Ring;第四类,宁静环,如A-Ring、B-Ring、Front Floor-Ring、Fuel Tank-Ring、Front Door-Ring和Rear Door-Ring。MISS系统选材逻辑在车身16个环状结构当中,C- Ring、Damper -Ring、D- Ring主要影响车身扭转刚度,不需要从耐撞性角度思量其性能设计,在与多个自主品牌SUV车身项目接触之中,分析其环状结构的选材,发现组成环状结构的每个零件选材,具有同样的纪律,因此,凭据此数据统计特征,将16个环状结构划分为四类,划分是宁静环、吸能环、刚度环和耐久环,每一类“性能环”会对应一个选材的特定强度品级区间,可以直接将车身选材库中20多种质料缩小为3—4种质料。如果加上工艺要求和成本思量,逐一清除,可以确定最合适的选材方案。

环状结构选材纪律的发现,对如何回覆“合适的质料使用在合适的地方”提供相识决思路,可以将选材理念剖析成三个问题:第一个问题,什么是合适的质料?可以从车身性能、成型工艺、质料成本三个维度对差别的质料牌号与质料自己的基本参数关联,举行全面的比力研究,其研究思路和逻辑是清晰的、可执行的。汽车车身正向选材系统对“合适的质料”的研究要解决的问题是清除详细尺寸的零件或试件的影响,以对比差别质料种种参数的排序。第二个问题,什么是合适的地方?车身差别的地方对性能设计要求是纷歧样的,性能设计是由此地方的零件结构、质料、工艺设计配合决议的,车身环状结构设计理念可以从性能设计的角度对“合适的地方”举行清晰的逻辑界说,并可以确定“合适的地方”对质料强度的选材规模,不在此规模内的零件选材都是不切合逻辑的。

汽车车身正向选材系统对“合适的地方”的研究要解决的问题:是对零件所占据的地方或位置举行选材规模的框定,不是对详细尺寸的零件自己举行选材。第三个问题,如何匹配合适的质料与合适的地方?由于对前面两个问题的研究和回覆在逻辑上是明确的、清晰的,因此,“合适的质料”与“合适的地方”匹配自然是水到渠成的,在车身选材理念“合适的质料使用在合适的地方”之中,与零件详细结构设计无关。因此,车身选材的焦点逻辑是:车身骨架根据结构特征剖析为16个“结构环”,每个“结构环”对应特定的性能设计,进一步可以分类为差别的“性能环”,而差别的“性能环”指向差别的质料强度品级区间,从而可以大大缩小车身结构选材规模,因此,“环状结构观点”搭起了车身质料、结构和性能之间的桥梁。

MISS系统技术创新面临项目开发历程中种种已知的和未知的技术挑战,及兼顾种种技术专业的差别技术诉求,唯有不停通过理论创新和技术创新,才可能给出满足的解决方案。MISS选材系统的开发对以下问题举行了深入的、创新的思考:• 汽车车身正向选材的理念或逻辑是什么?• 为什么零件性能判断只思量一种关键性能?• 为什么零件成形判断只思量四个子维度?• 如何保证质料归一化处置惩罚的客观性?• 如何思量车身结构设计对选材效果的影响?• 如何思量新工艺新质料对车身选材的影响?• 为什么需要汽车车身正向选材系统?• 如何保证选材系统推荐效果的可靠性?因此,一方面,用户可以放心的使用MISS系统推荐的选材效果;另一方面,用户可以提供自身名贵的意见,一起完善MISS系统,向配合构建零件选材的汽车行业尺度努力。环状结构设计理念如同一个富厚的技术宝藏,履历了近十年的技术挖掘,是本项目零件性能评定与零件编码的技术基础;新单轴拉伸理论获得了DIC试验的系统验证,是本项目质料评估归一化处置惩罚的理论基础。

通过本项目的实施,取得了一系列的创新结果,已经申请了四件发现专利(一种汽车车身零件的选材方法及系统、一种汽车车身常用质料的归一化处置惩罚方法及处置惩罚系统、一种汽车车身零件号指定系统及其使用方法、一种测定质料真实应力应变曲线的试验与盘算方法),一件软件著作权,揭晓两篇EVI集会论文,将出书专著一部,并计划申请一项汽车行业尺度。MISS系统开发目的MISS选材系统的开发目的是将工程师需要依据自身履历、BM数据和技术手段的车身零件选材问题,转化为一套可执行的逻辑判断法式,同时,依赖于汽车车身大数据为选材系统推荐效果的可靠性与权威性保驾护航。MISS选材系统可以实现以下目的:1、确定第三代先进高强钢的潜在应用零件;2、锁定潜在的减重降本零件;3、缩短零件选材的决议周期,保证选材效果的可靠性。

因此,在保证性能的前提下,可以资助用户降低重量、控制成本、缩短周期。在汽车车身开发流程上,MISS选材系统希望改变的是:针对确定的低成本、轻量化的零件选材方案,去寻找可以实现此方案的车身结构设计,而不是针对现有的结构,去寻找与之匹配的零件选材方案。

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