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復(fù)合材料輕型車

麥格納國際和福特汽車公司聯(lián)合開發(fā)的復(fù)合材料輕型車輛（MMLV，圖1）是美國能源部編號為DEEE0005574項目的產(chǎn)品。該項目旨在設(shè)計一款5人轎車，在保證車輛性能和乘坐安全性的前提下實現(xiàn)整車輕量化。已經(jīng)設(shè)計出車輛原型，并進(jìn)行了若干項整車試驗。該款多材質(zhì)輕型車采用商業(yè)上應(yīng)用成熟的金屬材料和生產(chǎn)流程，最終使整車質(zhì)量減輕364kg（占原總質(zhì)量的23.5％），可使用排量為1L的3缸發(fā)動機(jī)，促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)和減少燃油消耗。

圖1　MMLV樣車

在汽車開發(fā)過程中，對結(jié)構(gòu)性能的評價有3個重要指標(biāo)：NVH、耐久性和安全性。重點針對樣車的耐久性能進(jìn)行白車身和相關(guān)子部件的閉環(huán)設(shè)計和CAE仿真分析，并在福特的密歇根試驗場進(jìn)行整車試驗。

MMLV樣車在2013款福特Fusion基礎(chǔ)上對車身、底盤、懸架、覆蓋件、保險杠系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計，并使用鋁、鎂和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）等多種材質(zhì)，以實現(xiàn)整車的輕量化。

圖2為兩種車型白車身對比，福特Fusion使用了大量的鋼沖壓件，而MMLV針對不同部件選用了不同的材質(zhì)和制造工藝。由于多種材料的使用勢必會使整車性能發(fā)生改變，因此建立了MMLV白車身有限元模型，對不同部件分別確定材料屬性（圖3）。仿真試驗通過后制造樣車，并在密歇根試驗場進(jìn)行整車耐久性試驗。

圖2　Fusion與MMLV白車身對比

圖3　MMLV白車身的原型與有限元模型對比

試驗結(jié)果表明，MMLV樣車耐久性壽命達(dá)到24.135萬km，與仿真結(jié)果一致。

Nikhil Bolar et al. SAE 2015-01-1613.

編譯：汪濤