導讀：根據中國汽車工程學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0版》等相關資料，我們看到，在“低碳化、信息化、智能化”的發展趨勢下，隨著近幾年來以互聯網、大數據、云計算、人工智能、新能源、新材料等技術為代表的新一輪科技革命和產業變革的影響不斷加深，“低碳化、信息化、智能化”也在進一步擴展、內涵更加豐富，不斷向縱深發展。

一、汽車產業變革與技術發展趨勢

《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0版》圍繞著產業總體+ 9大技術發展方向制定了“1+9”技術路線圖，主要圍繞著節能汽車、純電動與插電混動、氫燃料電池、智能網聯、動力電池、 輕量化、智能制造等多個分支。

根據技術路線圖，輕量化領域以完善高強度鋼應用體系為重點，中期以形成輕質合金應用體系為方向，遠期以形成多材料混合應用體系為目標。對于輕量化系數總體目標，要求2025年/2030年/2035年燃油乘用車輕量化系數分別降低 10%/18%/25%，純電動乘用車輕量化系數分別降低15%/25%/35%，載貨車、牽引車、客車也都提出了對應的目標要求。

圖片來源：節能與新能源汽車技術路線圖 2.0版

二、輕量化對汽車發展的意義

由于環保和節能的需要，汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。

與《節能與新能源汽車技術路線圖1.0版》相比，《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0版》將研究工作的重心由降低整車整備質量轉向了降低整車輕量化系數。圍繞未來節能汽車、新能源汽車和智能網聯汽車的發展需求，結合自主品牌發展環境，汽車輕量化技術路線圖提出近期以完善高強度鋼應用體系為重點，中期以形成輕質合金應用體系為方向，遠期形成多材料混合應用體系為目標。

根據《汽車輕量化行業研究：趨勢明確，結構件一體壓鑄推動制造革命》一文的介紹，提升輕量化系數的實質是在不影響靜態扭轉剛度甚至提升靜態扭轉剛度的前提下減少單位面積的白車身骨架質量。因此，汽車輕量化不是簡單地減少重量，而是綜合汽車耐撞性、剛度強度性能、安全性、經濟性的系統工程。

三、汽車輕量化的主要技術方向

從目前國際通行的研究方向來看，結構輕量化、工藝輕量化、材料輕量化是汽車輕量化的三個主要技術方向。

材料輕量化是從源頭減輕汽車的重量，也是最容易實現突破的方向。材料輕量化主要使用的輕量化材料有鋁合金、鎂合金、碳纖維、工程塑料、高強度鋼等，目前輕量化材料應用最廣泛的領域是航空，隨著新材料的不斷推出以及材料成本的降低，未來也將更多的應用于汽車領域。

圖片來源：

https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/dotcom/client_service/automotive%20and%20assembly/pdfs/lightweight_heavy_impact.ashx

四、ANSYS Granta Selector在汽車輕量化中的應用

從正向設計的角度去看，該如何為產品找到合適的輕量化材料呢？

由于汽車的輕量化系數并不是簡單的追求最輕的重量，而是要綜合考慮汽車重量、剛度、強度、安全性、經濟性等，這就為產品設計帶來了新的挑戰。選材需要考慮的因素之多，如果缺少有效的方法，那么就很難面面俱到，選出合適的材料。

Ansys Granta Selector是以系統化選材方法論為基礎，提供大量的材料數據供選材比較，以圖形化的界面幫助用戶創建圖表、添加材料優選條件。可以為材料屬性的任何組合制作材料屬性圖表。探索材料屬性空間，預估生產成本，支持材料優選決策制定，并可將結果自動生成材料優選報告。

Ansys Granta Selector適用于各行各業，在汽車行業，國外汽車廠商大量使用Granta Selector尋找新材料以解決汽車輕量化的問題。

2007年，新款Smart的供應商希望尋找一種新的材料以替換Sheet steel YS140作為汽車門板的材料，希望能夠通過新材料給車門減重30%以上，同時該材料需要足夠堅固能夠滿足汽車門板的要求。通過使用Granta Selector迅速尋找到了數種合適的候選材料，并且預估了不同材料的單位生成成本，最后選擇了20%滑石填充聚丙烯作為新的汽車門板材料，成功減少了35%的原材料重量。

另外，寶馬汽車的供應商，也通過Granta Selector為變速箱橫梁找到了新的輕量化材料，并獲得了創新獎。

五、材料信息與汽車輕量化

旨在夯實汽車工程師CAD/CAE知識體系，一起改變技術工程師的“人生厚度”。4月27日19時30分，筆者受邀在中國水利水電出版社和仿真秀舉辦的《2022仿真汽車仿真設計學習月》第四期講座帶來《材料信息與Ansys Granta 汽車輕量化案例應用》，以下是我的課程安排，歡迎蒞臨直播間一起交流和共同進步。

（完）

審核編輯 ：李倩