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汽车轻量化与有限元分析
摘要：研究资料表明，汽车的燃油消耗与汽车的自身质量成正比，汽车质量每减轻1%，%-1%。客车车身骨架占整个客车质量大约三分之一，所以，客车车身骨架的轻量化对整个客车的轻量化具有很大的意义。
关键词：城市客车；轻量化；有限元分析；优化设计
DOI：-1222/
汽车排放已成为我国大城市空气污染的主要来源。汽车直接排放的颗粒物，以及排放的氮氧化物和碳氢化合物反应形成的二次颗粒物，。随着汽车保有量的上升，机动车各类污染物排放分担率每年上升1至2个百分点。
国际各大汽车生产商都投入大量的科研经费来寻求车身轻量化设计的有效措施，车身轻量化已成为汽车发展行业中的一项关键性研究课题。然而，我国很多中小型客车企业常常采用传统的方法进行客车车身骨架的设计，比如采用经验或者类比的方法，，可是这些方法缺乏建立在力学特性如强度、刚度等分析基础上的依据，使材料得不到充分利用。
1 轻量化
轻量化与环保
随着汽车保有量的迅速增加，汽车在带给人们方便和快捷的同时，也带来了许多负面的影响，如交通事故、噪声和有害气体排放等。其中汽车尾气是一种流动分散污染源，在建筑物比较密集的居民集居地和繁华地带，不能得到及时的稀释和扩散，另外，由于汽车尾气的排放高度在地面附近，正处在人的呼吸区域，因此人类生活空间及呼吸层会受到严重污染。为了减少汽车排放对环境的污染。

无论是从国家政策还是从企业对环境与社会的责任方面考虑，汽车工业要想发展就必须想办法解决汽车尾气问题。降低排放有多种途径，但是最根本的方法是釜底抽薪，即减少石油的石油，汽车轻量化可以达到降低油耗的目的，可以有效地减少排放量。并且，汽车质量轻了，便减少了对道路的冲击载荷，缓解对道路的破坏。
轻量化与整车性能
近年来随着人民生活水平的提高，汽车越来越高档次，为提高舒适性，许多客车已经安装了空调、车载电视等，使客车质量增大，导致客车的碰撞惯性增加、重心高度提高和油耗增加等。客车轻量化与整车性能改善的关系主要体现在以下两点：第一，轻量化可以提高客车的比功率，在客车发动机输出功率不变的情况下，降低客车的整车质量，必将增加单位质量的输出功率，从而使客车的后备功率和加速能力得到提高；第二，轻量化可以改善汽车的操纵稳定性，客车的质心高度降低，行驶更加舒适，汽车的抗侧倾能力也将得到提高[1]。
2 有限元分析
有限元概述
有限元法又称为有限单元法，是结构工程师和应用数学研究人员共同智慧的结晶。有限元法是将物体即连续的求解域离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化成离散的有限自由度问题。

20世纪40年代有限元法起源于航空工程中飞机结构的矩阵分析，其基本思想和原理是“简单”又“朴素的”。发展初期，许多学术权威都不承认这种方法的学术价值，国际著名刊物J