近年来,随着我国经济的快速发展、科技水平的提高,汽车业的发展速度也逐渐加快。在当今汽车工业中,各大车企要想在市场竞争中获得发展空间,就必须不断地生产出更好的产品,而轻型材料的应用是关键。目前,汽车轻质材料的发展有两条道路,一是采用机械技术、液压成形技术和激光拼焊技术,二是进行复合材料、铝合金、高强度钢的应用。该文从汽车的轻质材料、加工技术等方面进行研究,探讨汽车轻量化车身材料连接工艺,以期提高我国汽车工业的技术水平。

传统液压阀集成块的内部流道是先通过铸造成型、再通过机加工的方法交叉钻孔而成,导致流道压力局部损失大、轻量化不足。利用FLUENT仿真软件结合轻量化设计原则,对液压阀集成块结构进行分析,对提取出来的液压阀集成块流道进行优化,设计适当的壁厚,并基于FLUENT仿真软件对流场强度进行计算,可为液压阀集成块的产品优化设计和加工提供参考。

较高强度和刚度、较强耐磨性且较低重量是对自卸式车辆货箱整体要求,综合运用材料力学、土力工程学原理及计算机仿真分析手段,对自卸车货箱进行优化设计。根据货箱结构及典型工况特点,对货箱进行有限元分析,各工况下货箱等效应力分布及形变情况。在保证结构强度基础上,通过更改加强筋形状及横截面形状对侧板总成进行结构优化设计;利用减少加强筋数目、改变加强筋位置对护板总成进行结构优化设计;通过结构优化,使货箱的质量下降15.6%。利用高强度钢板替代,使用HG70E、DOMEX700W替代传统Q235E,分别使货箱质量下降19.2%、22.6%。对各种材料货箱进行疲劳寿命分析,结果表明使用材料力学性能最好的DOMEX700W生产货箱,疲劳寿命最长;并采用试验方法对优化设计后货箱进行分析,验证分析可靠性;为此类设计研究提供参考。

机构正在向精密、轻质、高负载方向发展,研究构件柔性程度及铰接间隙对机构整体性能的影响,已成为急需解决的问题。文章建立了间隙与柔性构件的耦合动力学模型。首先,基于牛顿-欧拉法,将间隙四连杆机构矢量化;接着,利用离散化方法将连杆柔性化,最后,采用ADAMS进行仿真,并搭建实验平台验证模型正确性。结果显示：仿真与实验结果一致。基于间隙的刚性和柔性连杆模型的结果对比可知,间隙引起运动副相邻两构件碰撞,刚性连杆两端的碰撞力比柔性连杆的显著增大、变化频率显著增加,也确定不同面积的连杆与机构轻量化较强的关联性。

针对动臂式塔机起重臂金属结构自重大、计算模型复杂等特点，借助ＡＰＤＬ语言在ＡＮＳＹＳ中建立起重臂结构的有限元优化分析模型，选择起重臂中应力相对集中的弦杆和连接杆作为优化对象，以起重臂重量最轻为优化目标，进行起重臂轻量化设计。优化后大部分杆件的截面尺寸较以前有所减小，起重臂质量减轻了１５６９９．６Ｎ，占原起重臂重量的１５．６％。优化后的起重臂最大应力由原来的２０６．３３ＭＰａ降低到１７４．６３ＭＰａ，垂向挠度由１８５．１４ｍｍ降到１２７．５１ｍｍ，结构应力分布比以前分布更加均匀，且在各种载荷工况下均满足强度、刚度约束条件，有效改进了起重臂设计，达到了轻量化的目标。

以折叠电动车主折叠机架为对象,利用有限元对其进行轻量化设计.运用Solid Works建立主折叠机架的简化三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静力学分析,并利用拓扑优化和尺寸优化的方法对主折叠机架连杆进行轻量化设计.结果表明：原始折叠电动车主折叠机架在3种工况下有可优化的空间,进行拓扑优化后主折叠机架由10.97kg变为10.48kg,减轻了4.47%;对拓扑优化后的结构进行力学分析,发现主折叠机架还有进一步优化的空间.在拓扑优化的基础上,通过尺寸优化的方法对主折叠机架的槽型折弯件的截面尺寸进行轻量化设计,其质量变为8.72kg,两次优化主折叠机架共减轻了20.51%,轻量化效果明显.

研究基于差厚技术的汽车吸能盒结构设计方案,提出了解决差厚板的厚度渐变特性和材料力学性能渐变特性的仿真建模方法,推导了综合考虑厚度分布、吸能盒重量、吸能量的多目标优化问题数学模型,基于多目标优化算法获得了差厚吸能盒结构最优设计参数,并实现了样件试制。试制的差厚吸能盒样件在准静态压溃过程中出现充分且对称的褶皱,且褶皱次序与厚度分布特征一致,变形模式稳定,在保持吸能水平提升的同时,与原冲压等厚吸能盒相比降重约7%。

建立了某SUV前副车架其有限元模型。在6种工况下分别对前副车架进行了强度分析，以及自由工况下的模态分析。对所有零部件进行了灵敏度分析，据此确定优化设计变量。在此基础上进行了轻量化设计。优化之后的前副车架的总质量较之前减重比达到19％。对优化后的模型进行了强度分析和模态分析。验证结果表明，应力值均在屈服应力范围内，模态固有频率得到相应的提高。在提高其性能的基础上，实现了质量减轻的目标。

轻量化是液压缸发展的一个重要趋势,而高强度低密度新材料的开发应用是液压缸轻量化的主要方式之一,鉴于此,提出一种金属内衬式碳纤维增强树脂（ CFRP）液压缸缸筒.建立了CFRP缸筒的力 学模型,在复合材料层合板理论的基础上导出了 CFRP缸筒的强度理论.利用ABAQUS有限元软件进行应 力分析,并结合强度失效准则进行强度校核,结果显示C FR P缸筒的金属内衬和缠绕层均满足强度要求;同时, CFRP缸筒的重量比纯金属缸筒减轻了 45.8%,使液压缸达到了轻量化效果,初步证明了CFRP作为液 压缸轻量化材料的可行性.

选区激光熔化(SLM)是一种金属增材制造技术它利用激光逐层熔化金属粉末累加成形在复杂零部件和轻量化结构成形上优势明显。分析了液压系统中复杂流道结构的典型特征提出了传统加工流道局部压损过大、轻量化程度不足两个问题。基于SLM技术进行了伺服阀集成块的设计成形实现了集成块整体37%的减重提取的典型流道仿真结果显示压力损失降低了50%。最后提出了一种综合约束分析、模型设计和仿真评估的复杂液压流道轻量化设计方法初步显示了增材制造液压集成块在轻量化和改善油液流动特性上的潜力。