第2章设计和材料利用17目标18内容18 2.1介绍18 2.2历史透视和不断发展的材料技术19 2.2.1身体区域和术语20 2.2.2身体上的chassis和统一体系结构20 2.2.3早期材料和后续变化20 2.3动力学33 2.4.3静态刚度的设计34 2.4.4崩溃35 2.4.5重量效率36 2.5面板凹陷阻力和刚度测试42 2.6疲劳44 2.6.1针对疲劳的设计46 2.6 2.7替代体系结构48 2.7.1替代体系48 2.7.1单位铝制48 2.7.2钢制48 2.7.2或钢制钢(或钢制)。铝制空间框架和关联设计53 2.7.4使用铸件和专业纤维56 2.7.5混合材料设计的示例62 2.7.6设计基于碳纤维或CFRP 64 2.7.7镁74
直到 20 世纪 60 年代初,世界上几乎所有汽车都采用了车身框架概念。最初的框架由木材(通常是白蜡木)制成,但钢制梯形框架在 20 世纪 30 年代变得普遍。如今,框架设计仅用于轻型卡车和全尺寸 SUV。框架看起来像一个梯子,两个纵向轨道由几个横向和横向支撑连接。纵向构件是主要的受力构件。它们承受由加速和制动引起的负载和纵向力。横向和横向构件提供对横向力的抵抗力并增加扭转刚度。卡车上使用框架是因为其整体强度和承受重量的能力。框架设计的缺点是它通常很重,并且由于它是二维结构,因此需要提高扭转车身刚度。此外,框架往往会占用大量宝贵的空间并迫使重心上升。车身框架车辆的安全性也会受到影响,因为轨道在撞击下不会变形;也就是说,更多的撞击能量被传递到座舱和另一辆车上。大多数小型车型在 20 世纪 60 年代改用了单体式结构,但这一趋势早在 20 世纪 30 年代就已开始,比如欧宝奥林匹亚。如今,单体式设计是迄今为止占主导地位的车身概念。福特维多利亚皇冠(2011 年停产)是最后一款采用车架一体式概念的乘用车。单体式设计是一种利用外部蒙皮支撑部分或大部分负载的结构技术(与车架一体式概念相反,后者的车架仅用“装饰性”车身面板覆盖)。在这种情况下,整体式底盘是所有机械部件都连接的主要结构元件。但也有“半单体式”变体,例如大众平台概念,其中包括由压制板制成的轻质独立底盘。在这种情况下,底盘和车身外壳都用于提供必要的结构强度。