汽車輕量化真的威脅到乘員安全?
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(rèn)為單單一個減少車身鋼板厚度并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(jié)約了材料,節(jié)約了成本,但一旦出了事故,用戶的第一感覺就是這輛車粗制濫造,偷工減料。
難道說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,蒙皮鋼板由于對車身安全起不到有效作用,所以對于這部分的“肥肉”而言,甩掉一部分反而更好,而發(fā)動機(jī)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(guān)的另一個因素就是車身結(jié)構(gòu),在車身結(jié)構(gòu)安全系數(shù)夠高的前提下,蒙皮鋼板厚度概念仿佛就顯那么云淡風(fēng)輕。
別講“虛的”
盡管車身強(qiáng)度主要取決于車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計,但在車身結(jié)構(gòu)安全系數(shù)指標(biāo)上依舊有廠家在玩文字游戲,材料的強(qiáng)度分為很多種,如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等,某些廠家宣稱部分鋼板的最高強(qiáng)度能夠達(dá)到1600MPa,難道這車是潛水艇?要深海潛航?畢竟大氣壓強(qiáng)和深海水壓完全不是一回事。
那這樣的數(shù)據(jù)是從何而來?難道是造假?
在解釋這個數(shù)據(jù)之前,轟鳴君先講一講原因,由于長久以來鋼板厚度作為簡單而直觀的概念,在短時間內(nèi)被大量接受,目前仍有不少人認(rèn)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(qiáng)度的游戲”。
話說回來,某些汽車廠商為了適應(yīng)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(yīng),就偷偷地把屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的概念進(jìn)行了“偷梁換柱”,屈服強(qiáng)度反映的是材料抵抗永久變形的能力,抗拉強(qiáng)度反應(yīng)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(qiáng)度),但是把它折斷就很簡單(屈服強(qiáng)度),一般金屬材料抗拉強(qiáng)度都比屈服強(qiáng)度高。
這正是消費者比較擔(dān)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(xiàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計,受力分析計算,以及材料的選擇進(jìn)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(tǒng)統(tǒng)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(qiáng)度較高的復(fù)合鋼材,以防止事故發(fā)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(yīng)該選擇一些新型復(fù)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(xiàn)工程上的輕量化可以從兩條路去實現(xiàn),一條是讓材料更高效地利用,另一條是采用更輕更強(qiáng)的材料。
隨著CAE技術(shù)的普及和進(jìn)步,大量的優(yōu)化方法被開發(fā)出來用于解決車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,目前幾乎所有的優(yōu)化設(shè)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(qiáng)鋼,通過提升鋼材的屈服強(qiáng)度,使同樣結(jié)構(gòu)設(shè)計的情況下,縱梁能吸收更多能量,A柱B柱不發(fā)生明顯變形等等。現(xiàn)在屈服強(qiáng)度1000MPa的熱成形鋼已經(jīng)普及了,未來屈服強(qiáng)度超過2000MPa的馬氏體鋼也已經(jīng)開始了產(chǎn)業(yè)化。其次就是以鋁為代表的輕質(zhì)合金,采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(yīng)用,10幾萬的車一般只有外覆蓋件如發(fā)動機(jī)罩、側(cè)門外板采用了鋁合金材料。
再高端一些,碳纖維也已經(jīng)在車身上開始應(yīng)用了,寶馬最新的i3就采用了一個碳纖維的頂棚,當(dāng)然,價格就更高了。此外還有很多塑料零件應(yīng)用于車身上,比如大眾系的車子都采用了塑料的前端水箱框架,有些車子有塑料的后地板等等。
除了結(jié)構(gòu)件之外,還有很多新的技術(shù)被開發(fā)出來用于提升車身性能,降低車身重量,比如結(jié)構(gòu)膠,過去烘烤硬化結(jié)構(gòu)膠只在車身上有少量應(yīng)用,但是現(xiàn)在的趨勢是可以通過采用更多的結(jié)構(gòu)膠提升車身剛度性能,從而降低結(jié)構(gòu)件的重量,奧迪、沃爾沃的一些車身上采用了超過100米的結(jié)構(gòu)膠;再例如填充在車身接頭的發(fā)泡硬化材料,可以有效替代傳統(tǒng)加強(qiáng)板形式的加強(qiáng)件,即提升性能,又降低重量。
至此看來,輕量化和安全性并不沖突,由于目前技術(shù)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(xiàn)有的大環(huán)境,無論怎么選擇,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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