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第1章 概述 1

1.1汽车轻量化发展背景 2

1.2车身轻量化研究的发展 6

1.2.1国外车身轻量化的发展 6

1.2.2国内车身轻量化的发展 12

1.3轻量化系数以及国内外车型轻量化水平评价 14

1.3.1如何评价汽车轻量化的设计水平 14

1.3.2国内外车型轻量化水平评价 15

1.4新能源汽车结构轻量化问题概述 19

1.4.1轻量化设计的技术体系 19

1.4.2车身结构分析与优化的轻量化设计方法 21

第2章 汽车结构轻量化理论与设计方法 25

2.1汽车结构轻量化问题的建立 25

2.1.1拓扑优化 26

2.1.2尺寸优化 38

2.1.3形状优化 40

2.1.4灵敏度分析 40

2.1.5多目标优化 44

2.2基于性能的结构轻量化设计方法 48

2.2.1基于刚强度、频率性能的多目标优化方案 48

2.2.2基于碰撞安全性的多目标优化方案 51

2.2.3基于可靠性的多目标优化方案 51

2.2.4 SFE车身概念设计优化技术 52

2.2.5全新架构“性能-材料-结构”一体化设计技术方案 53

2.3基于新材料的轻量化解决方案 54

2.3.1基于新材料的开发流程分析 54

2.3.2基于碰撞安全性的轻质吸能材料应用方案 57

2.3.3基于可靠性的轻量化材料应用方案 61

2.3.4基于环境生命周期的轻量化材料应用方案 62

2.3.5实例分析——钢铝混合材料单帽型直梁轻量化 63

2.4基于新工艺的轻量化解决方案 66

2.4.1各类轻量化新工艺的发展与应用 66

2.4.2基于可靠性的轻量化工艺应用方案 71

2.4.3基于碰撞安全性的轻量化工艺应用方案 76

第3章 概念设计阶段汽车轻量化设计与开发 93

3.1概念设计阶段汽车轻量化概述及理论 93

3.1.1现代整车开发方法概述 93

3.1.2概念设计阶段概述 95

3.1.3传统车身概念设计阶段开发的一般流程 95

3.1.4现代车身概念设计阶段开发的一般流程 98

3.1.5概念设计阶段汽车轻量化理论 98

3.2概念设计阶段汽车轻量化设计途径 104

3.2.1概念设计阶段结构轻量化设计 105

3.2.2概念设计阶段材料轻量化设计 112

3.3概念设计阶段汽车轻量化的开发新方法 128

3.3.1国内VCD-ICAE开发 129

3.3.2国外SFE开发 139

3.4 CAE技术在汽车概念设计阶段轻量化中的应用 144

3.4.1国外CAE技术在汽车概念设计阶段轻量化中的应用 144

3.4.2国内CAE技术在汽车概念设计阶段轻量化中的应用 147

3.4.3 CAE技术在汽车概念设计阶段轻量化的实例 149

第4章 面向汽车结构基础特性的轻量化设计方法 164

4.1车身静态特性分析方法概述 165

4.1.1车身结构的力学特性 165

4.1.2车身结构优化方法 166

4.2车身结构刚度设计及优化分析 169

4.2.1车身结构刚度分析与评价 169

4.2.2车身结构刚度的有限元模拟及优化 175

4.3车身结构强度设计及优化分析 193

4.3.1车身结构强度及其评价指标 193

4.3.2车身结构强度工况分析 194

4.3.3车身结构强度分析及优化 196

4.4车身结构刚度和强度测量 213

4.4.1车身结构的刚度测量 213

4.4.2车身结构的强度测量 223

第5章 面向NVH性能的汽车轻量化设计方法 227

5.1汽车NVH问题概述 228

5.1.1汽车的NVH性能和NVH技术的发展 228

5.1.2汽车噪声与振动的特征 230

5.1.3汽车噪声与振动的主要问题 231

5.1.4汽车NVH设计思路 232

5.2面向NVH性能的轻量化设计思路 239

5.2.1基于结构的轻量化-NVH设计思路 239

5.2.2基于材料的轻量化-NVH设计思路 242

5.3基于结构的轻量化-NVH设计思路 243

5.3.1以模态频率为约束的结构优化设计 243

5.3.2面向声固耦合现象的车身结构优化设计 257

5.3.3面向声辐射特性的板结构优化设计 258

5.4吸声、隔声结构和阻尼的应用 260

5.4.1吸声处理 261

5.4.2隔声处理 265

5.4.3表面阻尼应用 274

5.4.4考虑轻量化的声学包 276

5.5 NVH相关试验综述 283

第6章 面向碰撞安全性的汽车轻量化设计方法 294

6.1汽车碰撞安全性的分析与评价方法 294

6.1.1碰撞安全性与轻量化的关系 294

6.1.2碰撞安全性研究的背景 296

6.1.3汽车碰撞事故的分类 298

6.1.4碰撞安全法规与评价指标 301

6.2基于碰撞安全性的车身结构轻量化设计 303

6.2.1车身结构与碰撞安全性的关系 303

6.2.2车身关键梁及截面的优化设计 304

6.2.3车身结构多目标优化的方法 308

6.2.4基于碰撞安全性的车门轻量化 310

6.3轻质吸能材料的应用 317

6.3.1新型轻质材料 317

6.3.2 混合材料车身 323

6.3.3泡沫铝的应用 325

6.4先进制造工艺和成形技术的应用 332

6.4.1先进制造工艺及成形技术 332

6.4.2新型连接技术 334

6.4.3应用TRB的B柱优化设计 339

6.4.4压-胶复合连接应用于车身前纵梁的吸能特性分析 349

第7章 面向零部件可靠性的汽车轻量化设计方法 357

7.1汽车零部件可靠性优化设计的重要性 357

7.2汽车零部件可靠性基本概念 358

7.2.1可靠性的概念 358

7.2.2可靠性的尺度 360

7.2.3可靠性的分类 360

7.2.4可靠度和失效率的计算 362

7.2.5平均首次故障时间 367

7.2.6平均剩余寿命 367

7.3满足零部件可靠性的结构优化设计 367

7.3.1基于“约束法”的可靠性优化设计 368

7.3.2基于有限元法的可靠性优化设计 380

7.4新材料与新技术的应用 402

7.4.1新材料的应用 402

7.4.2新技术的应用 403

7.4.3汽车零部件新材料与新技术应用展望 404

第8章 新能源汽车动力系统轻量化设计 406

8.1新能源汽车动力电池及电池包轻量化技术 406

8.1.1电动汽车的发展概述 406

8.1.2电动汽车用动力电池介绍 409

8.1.3电动汽车动力电池包设计原则 411

8.1.4电动汽车新型高能量密度电池的发展 416

8.2电驱传动总成轻量化技术 421

8.2.1驱动电机轻量化技术 422

8.2.2基于功能集成的轻量化电驱动总成设计 427

参考文献 431