氣候變化是人類面臨的全球性問題，汽車行業(yè)是全球溫室氣體排放的主要領(lǐng)域之一。隨著我國汽車保有量的不斷提升，如何減少汽車行業(yè)碳排放是實(shí)現(xiàn)碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1?6]。汽車輕量化就是在保證汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排放污染[7]。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整備質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6%~8%[8]。由于節(jié)能和環(huán)保的高要求，汽車的輕量化已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)[9?17]。
輕量化材料的應(yīng)用是汽車輕量化的主要方式之一，本文以PHS2000熱成形鋼輕量化材料替代傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼，應(yīng)用Hyperworks軟件對白車身進(jìn)行有限元仿真分析。通過建立彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度工況，最終獲取白車身的剛度分析結(jié)果，有限元分析數(shù)據(jù)為白車身輕量化設(shè)計(jì)提供參考。
1. 輕量化材料
熱成形鋼材料在成形之前需要進(jìn)行加熱和保溫使其奧氏體化，再將加熱到一定溫度的板料送入帶冷卻系統(tǒng)的沖壓模具內(nèi)成形，并對其進(jìn)行淬火，熱成形鋼材料從奧氏體組織轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而獲得超高強(qiáng)度。因此熱成形鋼及熱成形技術(shù)成功解決了鋼板屈服強(qiáng)度提高但成形性能變差的問題，通過對板厚減薄實(shí)現(xiàn)降重和節(jié)約耗材，熱成形技術(shù)消除回彈影響，成形件精度高和質(zhì)量好[18?22]。
本文應(yīng)用的PHS2000熱成形鋼，厚度1.2 mm，依據(jù)GB/T228.1—2010標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，得到其常溫下的工程應(yīng)力應(yīng)變曲線及淬火后的工程應(yīng)力應(yīng)變曲線，見圖1。
2. 有限元模型建立
2.1 白車身模型建立
白車身有限元模型如圖2所示，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。該白車身共有170個(gè)零件，在有限元模型中共有748473個(gè)網(wǎng)格，760932個(gè)節(jié)點(diǎn)，5545個(gè)焊點(diǎn)。白車身用材共20個(gè)牌號，28個(gè)規(guī)格，優(yōu)化后熱成形鋼使用量占比25.3%（圖2（b）深色部分）。
