汽車輕量化的前世今生:為什麼或將改變未來格局?
發布時間:2016-04-21 責任編輯:susan
【導讀】繼《失控》預言汽車將做為“第四空間”成為人類的移動“工具”之後,凱文凱利又在最近的新書《必然》中(zhong)論(lun)及(ji)汽(qi)車(che)輕(qing)量(liang)化(hua)這(zhe)一(yi)趨(qu)勢(shi)。誠(cheng)然(ran),書(shu)中(zhong)並(bing)未(wei)就(jiu)輕(qing)量(liang)化(hua)的(de)細(xi)節(jie)進(jin)行(xing)論(lun)述(shu),但(dan)這(zhe)與(yu)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)也(ye)同(tong)樣(yang)有(you)著(zhe)密(mi)切(qie)的(de)聯(lian)係(xi),說(shuo)到(dao)這(zhe)是(shi)不(bu)是(shi)有(you)些(xie)不(bu)太(tai)靠(kao)譜(pu)?
回到年初中國電動汽車百人會論壇上,科學技術部部長萬鋼再次談到世界汽車的三個方向:電動化、智能化、輕量化,現場媒體提問十有八九離不開“智能”、“新能源”,但麵對“輕量化”就如同異次元空間一般說不清個究竟,材料、工藝、結構?誰更重要?目前比較熱門的話題比如寶馬“碳纖維”、凱迪拉克“複合材料”dengdeng,zhexieshijihaishishuyucailiaoxuefanchou,dannaliyaoshiyongzhexiecailiao,nalixuyaozuoxiejingjian,nalixuyaojiaqiang,zhexiedoushiqichegongchengxuexuyaojiejuedejiegouxingwenti,jiegouxuqiudiyi、材料第二,這點毋庸置疑,而在今天的汽車開發流程中,前端的塑模、拓撲決定了所有,但說起上世紀60年代發展至今的CAD/CAE技術對大多國內汽車人而言始終是個迷團。

實際上,20世紀60年代初,最早使用這種技術的便是大名鼎鼎的美國國家宇航局(NASA),其開發的NASTRAN有限元分析係統為隨後的阿波羅登月計劃提供了有利的技術支持,這也成為世界上首個為輕量化服務的“動態虛擬分析軟件”,並由此發展出首批CAE領域的技術公司,並在之後的幾十年獲得了廣泛的應用。
但dan即ji使shi如ru此ci,由you於yu受shou製zhi於yu計ji算suan機ji發fa展zhan水shui平ping,後hou來lai大da多duo數shu汽qi車che公gong司si的de虛xu擬ni動dong態tai測ce試shi往wang往wang更geng多duo隻zhi能neng應ying用yong於yu產chan品pin開kai發fa後hou期qi,樣yang機ji測ce試shi依yi舊jiu大da行xing其qi道dao。就jiu如ru曾zeng經jing提ti到dao的de“台架試驗”——goujianhezhuangpeiyangjishiyan,zheyiguochengtongchangyaozhanyongdaliangdegongchengshijianqiehuafeijuefeiyong,lingwai,youyujinnengzaikaifajinchengxiangdangwandehouqicainengtigongwuliyangji,nashiyijingcunzaideqianzaiwentixuyaozaigegefangmianjinxingchangshijianqieangguideceshicainengjiejue。jiyuzhexiequedian,tongyongqichezaozai21世紀初就開始應用具備一定精度的模擬係統,這樣在製造出物理樣機之前就可以識別出問題。

過去10多年來,隨著計算機技術及應用的迅速發展,特別是大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現,北美越來越多的機械、航hang空kong等deng領ling域yu的de製zhi造zao公gong司si將jiang這zhe些xie技ji術shu應ying用yong於yu產chan品pin開kai發fa上shang,而er通tong用yong汽qi車che位wei於yu密mi歇xie根gen洲zhou沃wo倫lun實shi驗yan中zhong心xin就jiu有you一yi處chu靜jing謐mi之zhi地di,共gong有you兩liang座zuo三san層ceng高gao的de機ji房fang布bu滿man大da大da小xiao小xiao的de集ji成cheng電dian路lu以yi及ji服fu務wu器qi,為wei其qi工gong程cheng團tuan隊dui提ti供gong全quan方fang位wei的de試shi驗yan服fu務wu,近jin年nian通tong用yong汽qi車che接jie連lian開kai發fa出chu包bao括kuo“LMS多體仿真軟件”在內的眾多研究成果更為虛擬動態技術尋找出更多應用可能。
“物(wu)理(li)試(shi)驗(yan)一(yi)直(zhi)以(yi)來(lai)是(shi)驗(yan)證(zheng)虛(xu)擬(ni)動(dong)態(tai)精(jing)確(que)性(xing)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)工(gong)作(zuo),特(te)別(bie)在(zai)開(kai)發(fa)新(xin)型(xing)輕(qing)量(liang)化(hua)汽(qi)車(che)設(she)計(ji)時(shi),如(ru)今(jin)通(tong)用(yong)的(de)虛(xu)擬(ni)動(dong)態(tai)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)在(zai)更(geng)早(zao)期(qi)的(de)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)就(jiu)鑒(jian)別(bie)出(chu)問(wen)題(ti),並(bing)且(qie)能(neng)評(ping)估(gu)新(xin)設(she)計(ji)與(yu)已(yi)有(you)設(she)計(ji)之(zhi)間(jian)的(de)性(xing)能(neng)差(cha)異(yi),這(zhe)樣(yang)節(jie)省(sheng)了(le)大(da)量(liang)時(shi)間(jian)並(bing)能(neng)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)更(geng)能(neng)在(zai)開(kai)發(fa)早(zao)期(qi)獲(huo)得(de)更(geng)深(shen)入(ru)的(de)見(jian)解(jie),使(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)能(neng)夠(gou)在(zai)新(xin)設(she)計(ji)中(zhong)消(xiao)除(chu)所(suo)有(you)主(zhu)要(yao)的(de)薄(bo)弱(ruo)點(dian),從(cong)而(er)減(jian)少(shao)物(wu)理(li)試(shi)驗(yan)次(ci)數(shu)”數年前來自通用汽車公司的CAE工程師Chandra Shah就曾發表過這一段講話。而數周前,Shah的同事,Lance Johnstone先生謙虛的將這套技術定義為“車身優化技術”並首次向國內記者展示了雪佛蘭邁銳寶XL是如何通過CAE/MDO技術實現將近120公斤的“瘦身”效果。

值得注意的是,Johnstone先生在這次講演中多次強調了邁銳寶XL在車身安全、剛度、靜音、空間均絲毫不打折扣甚至有所提升的前提下能實現120KG的減重。而這樣的減重成績帶來的最直接利好便是僅6.0L的(de)百(bai)公(gong)裏(li)綜(zong)合(he)油(you)耗(hao),除(chu)此(ci)以(yi)外(wai),車(che)輛(liang)的(de)運(yun)動(dong)性(xing)能(neng)也(ye)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng),加(jia)速(su)及(ji)製(zhi)動(dong)成(cheng)績(ji)更(geng)佳(jia)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)底(di)盤(pan)的(de)優(you)化(hua),還(hai)帶(dai)來(lai)了(le)靈(ling)敏(min)的(de)操(cao)控(kong)特(te)征(zheng),通(tong)過(guo)轉(zhuan)向(xiang)靈(ling)活(huo)性(xing)提(ti)高(gao),車(che)輛(liang)響(xiang)應(ying)性(xing)改(gai)善(shan)(偏航慣性減輕)。
在這次講演中,一套完整的CAE/MDO模態分析講稿也是第一次在公開場合與媒體分享,而以往我們常常聽說某款車曆經幾十萬、幾百萬公裏的實路測時等介紹卻並未出現在背景素材中,或許那些路測裏程作為“亮點”已成為曆史。對通用來說,如今的產品開發過程非常明確,即,在設計階段通過“電腦模擬+人腦改進”的方式發現並解決潛在問題。路測,從某種意義上來說,是對這樣的“電腦+人腦”組合的成果“檢驗”,隻是測試車輛可靠性的一項常規的必備工作。而信息產業發展至今日我們日常生活以及汽車領域的影響也由此可見一斑。
遺憾的是,由於工作等原因,此次未能親赴現場與Johnstone來一段對話,但從隨後各大媒體的反饋中我了解到,邁銳寶XL的實測性能大幅優於市麵上絕大多數同級車,當然我們還需要觀察隨後IIHS以及全球各大安全測試機構對其作出的評價。
在Johnstone的講演中還有個有意思的小細節。Johnstone先生在曆史介紹中談到100年前,為了獲得更好的操控、安(an)全(quan)並(bing)解(jie)決(jue)耐(nai)久(jiu)問(wen)題(ti),雪(xue)佛(fo)蘭(lan)使(shi)用(yong)了(le)更(geng)複(fu)雜(za)的(de)懸(xuan)掛(gua)結(jie)構(gou),並(bing)首(shou)次(ci)采(cai)用(yong)了(le)鋼(gang)製(zhi)結(jie)構(gou)的(de)車(che)身(shen)框(kuang)架(jia),這(zhe)也(ye)是(shi)當(dang)年(nian)雪(xue)佛(fo)蘭(lan)摘(zhai)取(qu)全(quan)球(qiu)銷(xiao)量(liang)桂(gui)冠(guan)的(de)製(zhi)勝(sheng)法(fa)寶(bao)之(zhi)一(yi),可(ke)見(jian)在(zai)那(na)個(ge)汽(qi)車(che)各(ge)項(xiang)功(gong)能(neng)亟(ji)待(dai)完(wan)善(shan)的(de)年(nian)代(dai),“提升車身重量”實際上是解決問題的主要途徑之一。
百年後的今天,站在新一輪技術革命的風口,如同“新能源”、“智能駕駛”一樣,“輕量化”也成為了這個品牌又一項要務,此文亦希望以此為開端,再就“智能化”與“新能源”之間的命題展開一次討論。
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