钢不如铝属臆测 钢材轻量化效用及应用前景浅析

盖世汽车讯 据外媒报道，汽车大众标杆研究项目最新报告显示，钢材的使用更有利于实现汽车轻量化。 该研究项目得到了世界汽车钢联盟的支持。

《2017年汽车质量对标研究》旨在为车企提供更加精准的汽车质量对标新方法。 借助统计回归分析，汽车公司可以：1）更准确地对汽车质量进行基准测试，因为这种方法揭示了各种汽车零部件在实现汽车轻量化方面的有效性； 2）帮助为未来汽车提供更高效的燃油经济性设计解决方案（或温室气体减排策略）。

钢材的最佳设计潜力和轻量化效果

WorldAutoSteel技术总监Russ Balzer表示：“在完成第三次报告更新后，研究团队发现，即使在现有钢种的基础上，仍然存在很大的设计优化和轻量化潜力。 ”

根据最新版本的《2017年汽车质量标杆研究》，即使研究团队分析较新的车型（主要是2011-2015年车型，与之前分析的2001-2012年车型相比），他们发现它们的轻量化趋势仍然相同。

（图片翻译引用世界汽车钢联合会信息，下同）

Russ Balzer表示：“最明显的趋势是：根据数据库中的数据，钢制零件的质量范围更大。例如，相同尺寸的钢制门由于其材质不同，质量范围为15.2-21.9公斤。质量上下限相差高达44%，据该公司测算，即使采用现有牌号钢材和制造技术，未来汽车轻量化（减重）的潜力依然存在“巨大。如果继续开发新牌号的钢材，未来将实现车辆减重的进一步。”

本研究使用的零件材料包括：钢、铝和钢铝混合材料。 由于碳纤维和镁部件的应用数量有限，无法进行有效的统计分析，因此未予考虑。

研究方法——统计回归分析的介绍和作用

这项研究重点关注以前从未分析过的较新的汽车模型，并允许在一定时间内进行比较，以测试统计模型的稳定性并探索车辆重量随时间变化的可能趋势。

Balzer 解释说，统计回归分析与传统的基准测试方法不同，它允许新设计与数据库中的所有车辆进行比较，涵盖所有尺寸和细分市场，而不仅仅是与某个或两个型号。 车型对比（这是传统的汽车对标方法）和数据回归分析方法也不同于车企衡量轻量化部件有效性的方法。

作为统计回归分析的开发者，密歇根大学的Don Malen博士表示：“统计回归基准分析打开了通往数据库的大门。通过这种方法，工程师和技术人员可以确定高质量、更现实的目标，同时节省时间……以及成本。”

《2017年汽车质量对标研究》的技术研究要点包括：

该研究使用了 A2Mac1 车辆拆解数据库和统计回归分析，涉及 2011 年至 2015 年的近 250 个车型。这种方法有助于在数据库中隔离有效设计的零件，这些零件可能比具有类似材料、尺寸、然后使用有效设计的零件来比较不同的材料，以了解真实汽车的减重能力。

由于部件的结构不同，这意味着某些结构设计可能比相同尺寸的其他部件更轻。 这主要是由于其结构性能和所用材料。 如果采用先进的高强钢材和/或充分优化部件的结构设计，钢材的轻量化效果可能会进一步提高。

当今钢结构设计的质量效率（Massefficiency）差异很大。 这种对标方法再次表明，相似子系统中所有钢结构构件的质量效率存在较大差异。 例如，相同尺寸（7.5 cm²）的钢制车身结构的质量可能相差高达 100 公斤（结构件质量上限和下限之间的差值）。

研究表明，当很多人谈论轻量化铝材的性能标准时，很多人根据经验判断减重可达40%左右。 然而，在现实中，这个目标值往往很难实现。 与同等尺寸、轻量化优化的钢部件相比，铝的轻量化效果更加真实。

与高效钢结构设计相比，铝与此类材料的轻量化（减重）效果差距将进一步缩小。 以之前的保险杠为例。 如果分别采用高效钢和铝，铝的重量仅减少19%。 然而，由高效钢制成的保险杠比业内传统保险杠轻27%。 %。 对于采用节能铝和钢材料的掀背车门来说，两者的质量差异仅为2%。 当实现轻量化功效时，其成本至少降低至原来的三分之一。

由于车辆系统设计的要求，有时无法通过铝材料来达到减重的轻量化目标。 在审查了几乎所有测试的部件后，研究人员发现，能够减轻重量的较大部件不再是车辆系统内的纯铝结构，并且铝制掀背门的平均质量对于与以下部件直接相关的部件尤其如此：乘客舱，还需要满足噪声、声振粗糙度和振动（NVH）等附加要求。

巴尔泽。 总结道：“目前，汽车企业在钢材的轻量化设计方面正在快速进展，使其价格更容易被接受。不过，根据研究，也可以通过设计优化来实现，先进的钢材和钢材技术进一步减轻了汽车的重量成分。”