導讀：根據中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0版》等相關資料，我們看到，在“低碳化、信息化、智能化”的發(fā)展趨勢下，隨著近幾年來以互聯網、大數據、云計算、人工智能、新能源、新材料等技術為代表的新一輪科技革命和產業(yè)變革的影響不斷加深，“低碳化、信息化、智能化”也在進一步擴展、內涵更加豐富，不斷向縱深發(fā)展。

一、汽車產業(yè)變革與技術發(fā)展趨勢

《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0版》圍繞著產業(yè)總體+ 9大技術發(fā)展方向制定了“1+9”技術路線圖，主要圍繞著節(jié)能汽車、純電動與插電混動、氫燃料電池、智能網聯、動力電池、 輕量化、智能制造等多個分支。

根據技術路線圖，輕量化領域以完善高強度鋼應用體系為重點，中期以形成輕質合金應用體系為方向，遠期以形成多材料混合應用體系為目標。對于輕量化系數總體目標，要求2025年/2030年/2035年燃油乘用車輕量化系數分別降低 10%/18%/25%，純電動乘用車輕量化系數分別降低15%/25%/35%，載貨車、牽引車、客車也都提出了對應的目標要求。

圖片來源：節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0版

二、輕量化對汽車發(fā)展的意義

由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經成為世界汽車發(fā)展的潮流。實驗證明，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路線圖1.0版》相比，《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0版》將研究工作的重心由降低整車整備質量轉向了降低整車輕量化系數。圍繞未來節(jié)能汽車、新能源汽車和智能網聯汽車的發(fā)展需求，結合自主品牌發(fā)展環(huán)境，汽車輕量化技術路線圖提出近期以完善高強度鋼應用體系為重點，中期以形成輕質合金應用體系為方向，遠期形成多材料混合應用體系為目標。

根據《汽車輕量化行業(yè)研究：趨勢明確，結構件一體壓鑄推動制造革命》一文的介紹，提升輕量化系數的實質是在不影響靜態(tài)扭轉剛度甚至提升靜態(tài)扭轉剛度的前提下減少單位面積的白車身骨架質量。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、剛度強度性能、安全性、經濟性的系統(tǒng)工程。

三、汽車輕量化的主要技術方向

從目前國際通行的研究方向來看，結構輕量化、工藝輕量化、材料輕量化是汽車輕量化的三個主要技術方向。

材料輕量化是從源頭減輕汽車的重量，也是最容易實現突破的方向。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、高強度鋼等，目前輕量化材料應用最廣泛的領域是航空，隨著新材料的不斷推出以及材料成本的降低，未來也將更多的應用于汽車領域。

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用

從正向設計的角度去看，該如何為產品找到合適的輕量化材料呢？

由于汽車的輕量化系數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、強度、安全性、經濟性等，這就為產品設計帶來了新的挑戰(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，提供大量的材料數據供選材比較，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。可以為材料屬性的任何組合制作材料屬性圖表。探索材料屬性空間，預估生產成本，支持材料優(yōu)選決策制定，并可將結果自動生成材料優(yōu)選報告。

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，同時該材料需要足夠堅固能夠滿足汽車門板的要求。通過使用Granta Selector迅速尋找到了數種合適的候選材料，并且預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。

五、材料信息與汽車輕量化

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

（完）

審核編輯 ：李倩