2024年12月23日 星期一

輕量化真的威脅到乘員安全?

發佈時間:2016-01-20 10:39:11  來源:轟鳴聲  作者:佚名  責任編輯:王庭

  輕量化和安全性從字面上來看是兩個完全不同的概念,減重可以有,但為了減重而降低汽車的安全性的話,那完全就是得不償失的舉動。

  減少車身鋼板厚度作為一個輕量化的有效手段被大家廣泛吐槽,轟鳴君認為單單一個減少車身鋼板厚度並不會讓大家 覺得偷工減料,畢竟群眾的眼睛是雪亮的。但如果在減少鋼板厚度之前考慮上成本問題的話,那確實槽點頗多。例如同樣的車型,其中一輛把鋼板做薄,節約了材 料,節約了成本,但一旦出了事故,用戶的第一感覺就是這輛車粗製濫造,偷工減料。

  難道説輕量化就一定會使安全性下降嗎?那要看減少的鋼板厚度是不是減到了點子上,單從車身鋼板的角度來講,蒙 皮鋼板由於對車身安全起不到有效作用,所以對於這部分的“肥肉”而言,甩掉一部分反而更好,而發動機蓋板上的蒙皮鋼板更不宜過厚,過厚會影響到正面撞擊時 的潰縮吸能能力,反而會對乘員安全造成影響。

  與減少蒙皮鋼板厚度密切相關的另一個因素就是車身結構,在車身結構安全系數夠高的前提下,蒙皮鋼板厚度概念仿佛就顯那麼雲淡風輕。

  別講“虛的”

  儘管車身強度主要取決於車身的結構設計,但在車身結構安全系數指標上依舊有廠家在玩文字遊戲,材料的強度分為 很多種,如屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度、抗扭強度等,某些廠家宣稱部分鋼板的最高強度能夠達到1600MPa,難道這車是潛水艇? 要深海潛航?畢竟大氣壓強和深海水壓完全不是一回事。

  那這樣的數據是從何而來?難道是造假?

  在解釋這個數據之前,轟鳴君先講一講原因,由於長久以來鋼板厚度作為簡單而直觀的概念,在短時間內被大量接受,目前仍有不少人認為鋼板厚就意味著皮實耐用,正是在這樣的背景下,某些汽車廠商才玩起了“最高強度的遊戲”。

  話説回來,某些汽車廠商為了適應輕量化的趨勢,又考慮到成本的因素,還要考慮到消費者的反應,就偷偷地把屈服 強度和抗拉強度的概念進行了“偷梁換柱”,屈服強度反映的是材料抵抗永久變形的能力,抗拉強度反應的是材料抵抗斷裂破壞的能力。舉個例子,一根筷子想把它 拉斷很難(抗拉強度),但是把它折斷就很簡單(屈服強度),一般金屬材料抗拉強度都比屈服強度高。

  這正是消費者比較擔心的問題,車企以盈利為主要目的“哄”不知情的消費者。如果沒“哄”好,出現了安全性問 題,那這樣的做法就完全偏離了輕量化的主線,在盲目追求輕量的道路上忽視掉了安全問題。這樣所謂的“輕量化”真的“全都是泡沫”,讓消費者感覺到安全性下 降也就不足為奇了。

  來點“實的”

  要來實的那就需要資金的投入,從車身結構設計,受力分析計算,以及材料的選擇進行投入,這些僅僅是科技上的部分投入,還有很大一部分是人力上的投入,這樣的投入統統會計算到汽車的價格中。

  一般為了安全性,乘員艙的骨架鋼材一般都會選擇強度較高的複合鋼材,以防止事故發生時對乘員生存空間的擠壓,如果還要兼顧到輕量化的因素,那就應該選擇一些新型複合材料,或者是航空鋁合金,這正是車身輕量化的“正道”。

  在保證安全性的前提下實現工程上的輕量化可以從兩條路去實現,一條是讓材料更高效地利用,另一條是採用更輕更強的材料。

  隨著CAE技術的普及和進步,大量的優化方法被開發出來用於解決車身結構的優化設計,目前幾乎所有的優化設計的思路都是在保持車身性能不下降的前提下降低車身重量。

  與此同時,大量的新材料新工藝也在幫助車身降低重量。首先是高強鋼,通過提升鋼材的屈服強度,使同樣結構設計 的情況下,縱梁能吸收更多能量,A柱B柱不發生明顯變形等等。現在屈服強度1000MPa的熱成形鋼已經普及了,未來屈服強度超過2000MPa的馬氏體 鋼也已經開始了産業化。其次就是以鋁為代表的輕質合金,採用鋁合金可以顯著的降低車身重量,代價就是成本比較高,目前還只在高端車身大量應用,10幾萬的 車一般只有外覆蓋件如發動機罩、側門外板採用了鋁合金材料。

  再高端一些,碳纖維也已經在車身上開始應用了,寶馬最新的i3就採用了一個碳纖維的頂棚,當然,價格就更高了。此外還有很多塑膠零件應用於車身上,比如大眾係的車子都採用了塑膠的前端水箱框架,有些車子有塑膠的後地板等等。

  除了結構件之外,還有很多新的技術被開發出來用於提升車身性能,降低車身重量,比如結構膠,過去烘烤硬化結構 膠只在車身上有少量應用,但是現在的趨勢是可以通過採用更多的結構膠提升車身剛度性能,從而降低結構件的重量,奧迪、沃爾沃的一些車身上採用了超過100 米的結構膠;再例如填充在車身接頭的發泡硬化材料,可以有效替代傳統加強板形式的加強件,即提升性能,又降低重量。

  至此看來,輕量化和安全性並不衝突,由於目前技術的原因,造成了“長短腳”的情況。想要兩手抓,那成本過高, 單獨抓其中一個又不符合現有的大環境,無論怎麼選擇,都是在跛著走路。如何根治掉“跛腳”的毛病,相信在競爭的壓力下,未來的汽車會兼顧好輕量化和安全性 之間的平衡。

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