基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法.pdf

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1、湖南大学博士学位论文基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法姓名：张勇申请学位级别：博士专业：车辆工程指导教师：李光耀20081206基于近似模型的汽印轻量化优化设计方法摘要随着汽车工业在国内的蓬勃发展，使得能源日趋紧张、环境压力加剧的问题日益凸显，这必将成为汽车工业可持续发展的绊脚石。作为有效节能手段的汽车轻量化技术已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题，在不久的将来，它必将成为汽车公司的核心竞争力之一。近年来国内外很多学者在汽车轻量化相关方面开展了较为广泛的研究，并已取得诸多成果，但是汽车轻量化的相关研究仍然存在较多问题，研究方法仍然集中在对汽车车身的一些零部件用低密度材料进行替换，如铝、镁

2、合金、复合材料等，这些方法大多数仍是凭经验设计。本文在总结前人的研究基础上，采用了近似模型技术结合数值优化方法对汽车轻量化设计进行了较为系统和深入的研究，在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能的降低汽车产品自身重量，达到减重、降耗、安全的综合指标。围绕汽车轻量化这一主题，本论文主要开展了以下几方面的研究内容：1 建立了一种基于移动最小二乘的汽车正面碰撞响应面近似模型，提出了针对不同的优化设计响应采用不同的近似模型技术来达到提高优化效率的目的。通过与目前广泛运用的多项式响应面与K r i g i n g 响应面的对比研究可知，多项式响应面只是对空间试验点的逼近，拟合精度不高，故一般适用于替代非线

3、性程度不高的响应，而K r i g i n g 模型准确的通过了空间拟合的采样点，拟合精度高，但它容易受到数值噪声的影响且计算成本高。而移动最小二乘拟合的响应面近似模型恰恰兼顾了两者的优点，故它非常适合于具有高度非线性且具有数值噪声的汽车碰撞安全的优化研究。最终把该模型成功运用到汽车轻量化优化设计中来验证了此模型的有效性。2 提出了一种基于近似模型和多目标遗传算法的高强度钢板选材方法。虽然汽车制造工业中铝合金等轻质材料在逐渐增加，但是由于铝合金等加工难度高，成形性能较差，又由于铝导热性好，导致铝合金的焊接性能差，关键是它的成本还比钢材高。故目前在汽车制造中仅能部分代替钢铁材料。而厚度变薄的高强

4、度钢相对于普通钢来说则具有高强度、质量轻等优点，而且还能提高车辆的安全性能，所以高强度钢已成为普遍采用的汽车原材料。采用高强度钢板代替普通钢板制造的汽车车身，其重量可以得到较大幅度的降低。但是传统的选材设计往往都是根据工程人员的经验来选择车辆各个部分的材料配置，导致车辆各个部分的材料选择具有盲目性而不能最优化，文中采用近似模型和多目标遗传算法相结合的选材方法对整车的正面碰撞和侧面碰撞安全性进行了深入研究，得到了汽车车身驾驶室前部关键部件与侧围的高强度钢板及其板厚的合理配置，并达到使车辆的I I博l j 学位论文安全性能提高和车身轻量化的目的。3 提出了一种基于近似模型和多学科设计优化相结合的整

5、车轻量化优化设计方法。汽车轻量化的首要前提是应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目的地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性等。但是传统的汽车设计模式往往采取的是一种串行设计模式，在不同的设计阶段设计人员将选择不同的重点来对汽车进行设计和优化，这就把影响汽车性能的空气动力学、振动、噪声、耐撞性、安全性以及舒适性等学科人为的割裂开来，并没有利用和考虑到各个学科之间存在的相互耦合而可能产生的协同效应，这样将导致得到的优化结果往往不是系统整体的最优解。同时，如果轻量化设计中一起考虑到的汽车安全性、振动、刚度等各学科的相互作用来进行优化设计，这样势必遭遇优化设计的瓶颈(单

6、次C A E 计算仿真时间过长而引起的时间问题)。正是基于上述传统串行设计与C A E 仿真时间过长的缺陷，文中提出了汽车的轻量化优化设计过程也必是一个多学科设计优化的过程，并建立了将响应面和多学科设计优化方法相结合的汽车轻量化优化设计近似模型，成功解决了单次优化时间过长的优化瓶颈问题，并将该方法成功运用到某车型的轻量化优化设计中。4 建立了基于可靠性设计理论的汽车薄壁纵梁轻量化优化设计模型。车身薄壁纵梁不仅是汽车车身设计的基本承载部件，而且也是车身发生正面碰撞时的主要吸能部件。同时，薄壁纵梁的变形模式和吸能特性直接决定了车体在碰撞时的加速度和力的响应，也就直接影响到车内乘员的安全性。此外，由

7、于它的使用环境较为恶劣，这就对它的设计提出了更高的可靠性要求。传统的优化过程往往忽略了工程设计中的不确定性，如几何尺寸、材料属性、载荷和边界条件以及操作环境等相关的多种不确定因素的影响，而使设计目标超出设计界限而失效，从而降低了产品的可靠性。文中提出将薄壁梁设计看着是一个需要考虑安全性、静态承载特性与一阶振动模态等方面的多学科可靠性优化设计过程，并将该方法成功运用到帽型薄壁纵梁的轻量化优化设计中。关键词：轻量化；近似模型；移动最小二乘；多学科设计优化；可靠性优化设计；多目标遗传算法；I I I基于近似模型的汽车轻量化优化设计方泫A b s t r a c tA l o n gw i t ht

8、h ef a s td e v e l o p m e n to fa u t o m o t i v ei n d u s t r y,t h ee n e r g yt e n s ea n de n v i r o n m e n tp r e s s u r eb e c o m e si n c r e a s i n g l ys e r i o u s，w h i c hw i l lp r e v e n tt h ed e v e l o p m e n to fa u t o m o t i v ei n d u s t r y A sa ne f f e c t i v

9、ee n e r g y s a v i n gm e t h o d，a u t o m o t i v el i g h t w e i g h th a sa l r e a d yb e c o m eac r u c i a lr e s e a r c ht o p i c I nt h en e a rf u t u r e，i tm u s tb eo n eo fc o r ec o m p e t e n c ea m o n gc a rc o m p a n i e s I nr e c e n ty e a r s，m a n yr e s e a r c ha c

10、h i e v e m e n t sh a v eb e e nm a d ei nt h ea u t o m o t i v el i g h t w e i g h tf i e l d H o w e v e r，m a n yl i g h t w e i g h t-r e l a t e di s s u e sn e e dt ob es t u d i e d R e s e a r c hm e t h o d ss t i l lc o n c e n t r a t e do nr e p l a c i n gs o m ea u t o m o b i l eb

11、o d yp a r t sw i t hl o w d e n s i t ym a t e r i a l s，s u c ha sa l u m i n u m，m a g n e s i u ma l l o y,c o m p o s i t em a t e r i a l s，a n dS Oo n T h e s em e t h o d sa l m o s td e p e n do nt h ee m p i r i c a ld e s i g n T h e r e f o r e，i nt h i sp a p e r,b a s e do nt h ep r e

12、d e c e s s o r sl i t e r a t u r er e s e a r c h，a n i n-d e p t hs t u d ya b o u tt h el i g h t w e i g h t，u s i n ga p p r o x i m a t em o d e lt e c h n o l o g ya n do p t i m i z a t i o nm e t h o d，w a sc o n d u c t e d，S Oa st or e d u c et h ew e i g h to f a u t o m o b i l ea n da

13、 c h i e v ea g g r e g a t i v eo b je c t i v e(r e d u c i n gw e i g h ta n dc o n s u m e sa n di m p r o v i n gv e h i c l es a f e t y)，u n d e rt h eg u a r a n t e eo fc o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c e so fa u t o m o b i l e s M a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n di n n o v

14、 a t i o no ft h ep a p e ra r ea sf o l l o w s：1 B a s e do nm o v i n gl e a s ts q u a r em e t h o d，ar e s p o n s es u r f a c ea p p r o x i m a t em o d e lo fa u t o m o t i v ef r o n ti m p a c tw a se s t a b l i s h e d，a n du s e dt h ed i f f e r e n ta p p r o x i m a t em o d e lt

15、e c h n o l o g yf o rt h ed i f f e r e n to p t i m i z e dd e s i g nr e s p o n s et oa c h i e v et h eg o a lo fe n h a n c i n go p t i m i z a t i o ne f f i c i e n c y B yc o n t r a s t i n gt oK r i g i n gr e s p o n s es u r f a c e，t h ep o l y n o m i a lr e s p o n s es u r f a c ei

16、 sa p p r o a c h i n gt h es a m p l i n gp o i n t si nd e s i g ns p a c e，a n dt h ef i t t i n ga c c u r a c yi sn o th i g h，S Oi ti sg e n e r a l l ya p p l i e dt ot h er e s p o n s e so fl o wn o n 1 i n e a rl e v e l，w h i l et h eK r i g i n gm o d e lw h o s ef i t t i n ga c c u r a

17、 c yi sh i g h，c a np a s st h es p a t i a ls a m p l i n gp o i n ta c c u r a t e l y，b u ti t i sv u l n e r a b l et on u m e r i c a ln o i s ew h i c hr a i s et h ec o s to fc a l c u l a t i o n H o w e v e r，t h em o v i n gl e a s ts q u a r er e s p o n s es u r f a c em o d e lh a sb o

18、t hm e r i t sa b o v e，S Oi ti sv e r ys u i t a b l ef o rt h ec a rc r a s hs a f e t yo p t i m i z a t i o no fh i g h l yn o n 1 i n e a r，a n dn u m e r i c a ln o i s e A n d，t h em o d e l Sv a l i d i t yi sc o n f i r m e db yu t i l i z i n gt h em o d e li nt h ea u t o m o t i v el i g

19、 h t w e i g h t 2 Am e t h o do fh i g hs t r e n g t hs t e e lp l a t es e l e c t i o nw h i c hb a s e do nt h em u l t i o b je c t i v eg e n e t i ca l g o r i t h ma n da p p r o x i m a t em o d e lw a sp r o p o s e d A l t h o u g ht h ea p p l i c a t i o no ft h el i g h tq u a l i t y

20、m a t e r i a l ss u c ha sa l u m i n u ma l l o yi n c r e a s e sg r a d u a l l yi na u t o m o t i v em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y，d u et ot h ed i f f i c u l t yo fp r o c e s s i n g，f o r m i n g，I V博：学位论文a n dw e l d i n gr e s u l t sf r o mt h eg o o dt h e r m a lc o n d u c

21、 t i v i t y，a n de v e nt h eh i g h e rc o s tt h a nt h es t e e l，a l u m i n u mc a no n l yb eu s e da sv e h i c l eb o d yi n s t e a do fo n l yp a r to ft h ei r o na n ds t e e li nt h ea u t o m o b i l em a n u f a c t u r ea tp r e s e n t W h i l et h et h i nh i g h-s t r e n g t hs

22、t e e lh a sm e r i t so fl i g h t e rq u a l i t y,h i g h e rs t r e n g t h，a sc o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a ls t e e l s A n di ta l s oc a ni m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fv e h i c l es a f e t y T h e r e f o r e，t h eh i g h s t r e n g t hs t e e lh a sb e e nw i d e

23、 l yu s e da sa u t o m o t i v er a wm a t e r i a l s U s i n gt h eh i g h-s t r e n g t hs t e e lp l a t ei n s t e a do ft r a d i t i o n a ls t e e lp l a t e，t h ea u t o m o b i l eb o d yw e i g h tc a nb er e d u c e dt oag r e a t e rd e g r e e H o w e v e r，t h et r a d i t i o n a ls

24、 e l e c t i o no fm a t e r i a l so f t e nb a s e do nt h ee x p e r i e n c e so fe n g i n e e r s，w h i c hm a d et h ec h o i c eo fm a t e r i a l si ne v e r yp a r to fv e h i c l e sb l i n da n dn o to p t i m a l I nt h ep a p e r，t h es a f e t yo ff r o n ti m p a c ta n ds i d ei m p

25、 a c to fv e h i c l e sa r ec o n d u c t e di nd e e ps t u d yb yc o m b i n i n gt h ea p p r o x i m a t em o d e la n dt h em u l t i-o b je c t i v eg e n e t i ca l g o r i t h m，m a k et h eh i g hs t r e n g t hs t e e lp l a t eo ff r o n tk e ya b s o r b i n gp a r t so ft h ea u t o m

26、o b i l ec a ba n dt h es i d ep a r t sa n di t st h i c k n e s sr e a s o n a b l ei nd i s p o s i t i o n A n d，t h es a f e t yo fv e h i c l e sw a si m p r o v e d，a n dt h ew e i g h to fa u t o m o t i v eb o d yw a sr e d u c e d 3 Am e t h o do ft h ee n t i r ev e h i c l el i g h t w e

27、 i g h to p t i m i z a t i o nd e s i g nb a s i n go nt h ea p p r o x i m a t em o d e la n dt h em u l t i d i s c i p l i n a r yd e s i g no p t i m i z a t i o nw a sp r o p o s e d W i t ht h em o s ti m p o r t a n tp r e m i s ew h i c hi st om a i n t a i nt h eo r i g i n a lp e r f o r

28、m a n c e，t h ea u t o m o b i l el i g h t w e i g h t，n o to n l yd e s t i n a t et or e d u c et h ew e i g h t，b u ta l s oe n s u r et h es a f e t y，c r a s h w o r t h i n e s s，v i b r a t i o n，c o m f o r t，a n dS Oo n H o w e v e r，b e c a u s et h et r a d i t i o n a lm o d e lo fc a r

29、d e s i g nw a so f t e nt a k e na sas e r i a ld e s i g np a t t e r n s，i nw h i c he n g i n e e r sc h o s e dd i f f e r e n tk e yp o i n t st od e s i g na n do p t i m i z ei nd i f f e r e n ts t a g e s，t h ei n f l u e n c eo fa u t o m o b i l ep e r f o r m a n c ew a ss e p a r a t e

30、 da b o u tt h ea e r o d y n a m i cp e r f o r m a n c e，v i b r a t i o n，n o i s e，c r a s h w o r t h i n e s s，s a f e t y，c o m f o r t，a n dt h ec o o r d i n a t i o ne f f e c tw h i c hb ep r o d u c e db yc o u p l i n go fv a r i o u ss u b je c t sw a sn o tu s e da n dt a k e ni n t o

31、a c c o u n t S oi ta l w a y st u r n e do u tt h eo p t i m i z a t i o nr e s u l t sw e r en o tt h eo v e r a l lo p t i m a ls o l u t i o n A tt h es a m et i m e，i ft h el i g h t w e i g h td e s i g no f a u t o m o b i l et a k e st h ee f f e c t so fs a f e t y，v i b r a t i o n，s t i f

32、 f n e s si n t oa c c o u n t，t h i si sb o u n dt oe n c o u n t e rb o t t l e n e c ko ft h eo p t i m a ld e s i g n(C A Et i m eo fs i n g l ec a l c u l a t i o na n ds i m u l a t i o ni st o ol o n g)I ti sb a s e do nt h ef l a wa b o v e m e n t i o n e dt r a d i t i o n a ls e r i a ld

33、e s i g na n dC A Es i m u l a t i o nt i m e，a n dt h ep a p e rp r o p o s et h a tt h ep r o c e s so ft h el i g h t w e i g h to f a u t o m o b i l ei sam u l t i d i s c i p l i n a r yd e s i g no p t i m i z a t i o np r o c e s s，a n de s t a b l i s ht h ea p p r o x i m a t em o d e lo f

34、a u t o m o b i l el i g h t w e i g h to p t i m i z a t i o nd e s i g nb yc o m b i n i n gt h er e s p o n s es u r f a c em e t h o da n dm u l t i-d i s c i p l i n a r yd e s i g no p t i m i z a t i o nm e t h o d，a n ds o l v et h ep r o b l e mt h a tt h et i m eo fo p t i m i z a t i o ni

35、 st o ol o n go n e-t i m e T h em e t h o dw a su t i l i z e di nl i g h t w e i g h tV基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法d e s i g no fac e r t a i nv e h i c l es u c c e s s f u l l y 4 Ad e s i g nm o d e lo ft h i n w a l l e db e a mf o rl i g h t w e i g h to p t i m i z a t i o nw a se s t a b l i s h e db

36、 a s e do nt h er e l i a b i l i t yo fd e s i g nt h e o r y T h i n w a l l e db e a mo ft h eb o d yi sn o to n l yab a s i cl o a d i n gp a r ti nt h eb o d yd e s i g n，b u ta l s oam a i ne n e r g y-a b s o r p t i o np a r ti nf r o n t a li m p a c t M e a n t i m e，i m p a c tr e s p o n

37、 s e so fa c c e l e r a t i o na n di m p a c tf o r c eo fav e h i c l ea n do c c u p a n ts a f e t ya tc o l l i s i o nd e p e n do nt h ep a t t e r no fd e f o r m a t i o na n de n e r g ya b s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i co ft h et h i n-w a l l e db e a m I na d d i t i o n，t h

38、 ep o o re n v i r o n m e n ti nu s el e a d st oh i g h e rd e s i g nr e q u i r e m e n to fr e l i a b i l i t y T h et r a d i t i o n a lp r o c e s so fo p t i m i z a t i o no f t e ni g n o r et h ee f f e c t so fu n c e r t a i n t yo ft h ee n g i n e e r i n gd e s i g n，s u c ha sg e

39、o m e t r ys i z e，m a t e r i a lp r o p e r t i e s，l o a d sa n db o u n d a r yc o n d i t i o n sa n do p e r a t i n ge n v i r o n m e n ta n dS Oo n，w h i c hl e a d st ot h ed e s i g nf a i l u r eb e y o n dt h ec o n s t r a i n t sa n dr e d u c e st h er e l i a b i l i t yo ft h ep r

40、o d u c t I nt h ep a p e r，t h et h i n-w a l l e db e a md e s i g nw a sr e g a r d e da sam u l t i-d i s c i p l i n a r yr e l i a b i l i t yo p t i m i z a t i o nd e s i g np r o c e s so fc o n s i d e r i n gt h es a f e t y,t h es t a t i cl o a d b e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c

41、 sa n dt h ef i r s t-o r d e rv i b r a t i o nm o d e A n dt h i sm e t h o dh a sb e e na p p l i e dt ot h el i g h t w e i g h to p t i m i z a t i o nd e s i g no fc a p-t h i n-w a l l e ds u c c e s s f u l l y K e yw o r d s：l i g h t w e i g h t；a p p r o x i m a t em o d e l；m o v i n gl

42、e a s ts q u a r e；m u l t i d i s c i p l i n a r yd e s i g no p t i m i z a t i o n；r e l i a b i l i t yo p t i m i z a t i o nd e s i g n；m u l t i o b j e c t i v eg e n e t i ca l g o r i t h m 学位论文原创性声明和学位论文版权使用说明书本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的

43、成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：张勿吼幽归月7 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4)作者签名：导师签名：、奄日日77，月月；)r、年年卵叩 山期期日日霭飞张力一

44、博l j 学位论文1 1 引言第1 章绪论汽车已经成为当前国民经济的重要支柱产业，一定程度上代表了一个国家的整体经济水平。汽车在世界经济领域和人们实际生活中的地位毋庸置疑，它正以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活。高速、安全、环保、舒适性已成为二十一世纪汽车发展的新趋势。但是汽车工业的可持续发展也正面临着安全、节能和环保三大主要问题，如何解决这三个问题成了阻碍汽车工业可持续发展的主要因素。汽车每年的石油消耗量约占世界每年石油产量的一半以上。据预测，按目前的消耗水平，作为世界上最主要能量来源的石油资源仅仅还可以维持6 0 年左右。那么到本世纪中期将会出现第三次石油乃至能源危机，应该怎样应付即

45、将来临的危机呢?世界各国目前达成的共识是：积极寻找和开发替代能源及相关技术，但这些方法大都还非常不成熟，应用也比较困难，只能起到一定的辅助作用。因此，迫在眉睫的问题就是最大程度的减少石油资源的消耗，尽量缓解能源危机的来临，为替代能源的研究和推广争取时间。同时，汽车每年向大气排放大约几亿吨的有害气体，占大气污染物的6 0 以上，对人们的身体健康和生活环境造成了极大危害，故汽车也被公认为是不可再生能源与大气污染的“头号杀手。随着社会文明程度的提高和可再生能源的日益匮乏，加上近年来油价的一路攀升，使得汽车工业面临着前所未有的压力，怎样最大限度地减少材料用量和对尾气污染的控制，是汽车行业面临的极为重要

46、的挑战。着眼于长远的可持续发展而言，节约资源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。而车辆轻量化是汽车降低油耗，减少排放最为有效的途径，因此，如何减轻汽车重量、降低燃油消耗与排放污染已成为当前汽车工业发展所面临的核心问题。研究数据表明，若汽车整车质量降低1 0，燃油效率可提高6 8，其油耗将减少l O，排放量降低5 6【l l。此外，作为汽车工业精华的汽车车身，其制作费用约占了汽车公司投资成本的6 0，并且由于汽车是大规模生产，车身零部件大多是冲压成形件，其质量约占汽车总质量的3 0 4 0，空载情况下，约7 0 的油耗消耗在车身质量上1 2。4 J。因此，针对车身的轻量化研究也是

47、整车轻量化研究的重要组成部分。由图1 1 可知，汽车重量与平均油耗成正比关系，由此可见，汽车轻量化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性、降低排放和减少环境污染具有举足轻重的作用，也是人们为实现可持续发展的目标而必须做出的重大举措。基于近似模掣的汽车轻量化优化设计方法，一、-童寝理曩|；卜图1 1 汽车重量与平均油耗的关系示意图此外，汽车轻量化能非常有效的改善汽车性能，首先，轻量化能够降低整车重心高度，整车重心的降低将能明显改善汽车的行驶性能，使得汽车行驶更加平稳、舒适。同时，它也能改善汽车的加速和弹性性能，降低转动和振动部件的噪音，提高汽车抗侧翻能力。其次，随着国家正面碰撞与侧面碰撞安全法规的相

48、继出台，人们对汽车的安全性的重视程度也逐年提高，而汽车轻量化也是提高汽车被动安全性的有效途径之一，汽车重量的减轻将有效的缩短刹车距离、减少碰撞惯性与碰撞过程中产生的动能。同时，随着具有良好吸能性能的轻量化材料在汽车车身上的应用逐年增多，不仅增大了碰撞过程的能量吸收，而且使车辆的碰撞安全性得到显著提升。再次，汽车轻量化能有效减少汽车的滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力等，为实现汽车的大功率创造了有利条件。综上可知，减轻汽车自重是节约能源、提高燃料经济性和改善汽车性能的基本途径之一。因此，汽车轻量化技术已成为2 1 世纪汽车技术的前沿和热点，也是汽车工业发展中的重要研究课题之一，有理由相信，在不久的将来

49、，汽车轻量化技术必将成为各个汽车公司的核心竞争技术。1 2 国内外汽车轻量化的研究现状及实施途径轻量化的目的在于确保车体强度、刚度的前提下，减轻车身骨架的质量，不仅可以减少钢材和燃油的消耗，减少污染排放，提高车速，改善汽车起动和制动性能，而且还能有效减少振动和噪声，增加汽车和公路使用寿命，同时，汽车轻量化绝非是简单地将其小型化，首先应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目标地减轻汽车重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车自身造价应不被提高来确保增强产品的竞争力。近年来，随着能源的枯竭和油价的不断攀升，汽车油耗己成为影响国家政策及消费者选择车型的重要因素，汽车轻量化作为降

50、低油耗、节约能源的有效途径之2一，逐渐成为汽车技术发展的主题。尽管汽车轻量化在汽车制造领域有着举足轻重的作用，但是直到2 0 世纪中期，它都没有得到人们的重视，因为，二次世界大战后，各大主要汽车厂商的设计理念都是追逐“大而安全”，使得当时的汽车重量一般都在1 5 吨左右，典型的范例就是美国汽车公司生产的“陆地巡洋舰”。到了2 0 世纪7 0 年代，随着能源危机的爆发，能源与材料价格与日俱增，汽车厂商的生产成本也逐年增加，这使得各个汽车厂商不得不把汽车轻量化提上议事日程。2 0 世纪8 0 年代后，随着材料技术和设计制造技术的进步，汽车质量逐年减少。以美国为例，上世纪8 0 年代初，中型轿车的平