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车身是汽车的重要组成部分,其作用主要是安置驾驶员、乘客、货物。目前轿车中多使用承载式车身,其车身质量占到整车质量的40%到60%,因此,进行车身轻量化技术的研究工作有助于减轻整车的质量,对汽车的节能环保意义重大,受到各个汽车公司及大量专家的高度重视。目前,常用的实现车身轻量化目标的途径有以下三种:一是对车身结构进行优化设计;二是采用轻量化材料;三是在生产制造的过程中采用先进的工艺。第一种途径实际上是通过对车身结构进行改进,使部分结构薄壁化、小型化、中空化、复合化,同时适当减少零件数量和种类,实现车身的轻量化目标。第二种途径主要是大量应用种类繁多的新型轻质金属或非金属材料替换传统的钢铁材料,比如高强钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料以及陶瓷等,实现车身的轻量化。第三种途径通常结合新材料的应用得到广泛的发展,比如快速成形技术、激光焊接技术、无损检测技术等。新材料的不断涌现,使得参与开发新车型的技术人员有了更多的选择,相应的也面临着更大的问题,那就是如何为车身的不同零部件选择更加合适的材料。为解决这一问题,本文采用模糊折衷决策方法,对车身零部件的材料选择问题进行研究和应用。模糊折衷决策方法是多属性决策理论中应用非常广泛的方法,常用于经济管理、金融投资、项目评价、工程制造和军事决策等诸多领域,主要用于解决决策者在有限的可行方案中选择出最符合要求的方案。在本文的实际应用中,备选方案指的是目前可以成于车身及相关零部件的新型轻量化材料,本文选择烘烤硬化钢(BH)、双相钢(DP)、高强度低合金钢(HSLA)、马氏体钢、铝合金5xxx、铝合金6xxx、镁合金、钛合金、碳纤维增强塑料(CFRP)、高密度聚乙烯(HDPE)共十种材料为备选方案。模糊折衷决策方法在对备选方案进行决策的过程中,需要两个基本条件才能选择出相对最佳的方案,这两个基本条件分别为:一是不同材料的各个属性组成的决策矩阵;二是为满足车身相关性能,备选材料各个属性应有的权重。决策矩阵是由材料的不同属性组成的,这些属性有些可以用具体数值进行表示,可通过查阅相关资料获得;有些属性则难以准确衡量,需要用模糊数进行衡量评价,本文通过调查问卷获得。采用不同材料所制造的车身零部件的性能不尽相同,因此,为制造出满足特定性能要求的车身零部件,需要确定各材料属性对车身零部件的权重。对于各属性权重的获取,需要先明确车身各部件的设计目标和使用要求,将车身性能定量的表示出来。车身不同零部件的主要性能有很大差别,为更加合理的选择材料,满足车身不同零部件的设计目标和使用要求,本文选择可制造性、环保性、耐久性、成本、耐热性、燃油经济性、NVH、扭转刚度、抗凹陷性、弯曲刚度、碰撞性共十一种车身性能进行考虑,通过专家打分法获得上述车身性能的重要程度,即对某一车身零部件来说,上述车身性能相应的初始权重。车身零部件性能的初始权重,需要转换成材料属性权重,才能用于车身零部件的材料选择,本文采用质量屋的方法将车身性能的初始权重转化成材料属性权重,即构建材料属性与车身零部件性能之间的关系。质量屋方法是一种能够有效建立顾客需求和工程需求之间联系的方法。顾客需求指客户对产品或服务的要求;工程需求指为实现顾客需求所采用的手段方法,即有什么样的顾客需求就需要有相应的工程需求来对应保证,这种对应是多相关性的,顾客的某种需求可能对应着若干项工程需求,若干种工程需求有机结合才能满足某种顾客需求项,反过来讲,某种工程需求也可以同时满足若干项顾客的需求。在本文中,“顾客需求”即上述车身零部件的十一种性能,而“工程需求”则为所选材料的属性,包括材料密度、材料价格、杨氏模量、抗拉强度、延伸率、成型性、连接性、涂漆性、抗腐蚀性、二氧化碳排放性、回收性。通过质量屋方法获得材料不同属性的相关权重,为后续通过模糊折衷决策方法进行车身零部件的材料选择奠定基础。在获得准确的决策矩阵和材料各属性的权重后,通过模糊折衷决策即可得到车身某零部件能满足其性能的最佳材料选择。本文在通过模糊折衷决策获得车身各主要零部件的材料方案后,建立车身有限元模型,通过对比原型车身和改进车型的基本性能(弯扭刚度、一阶整体扭转模态频率、正面100%重叠刚性固定壁障碰撞)以及车身质量,验证本文研究方法的可行性。通过对比分析,可知材料替换车型在性能上满足要求。因此,通过模糊折衷决策方法对车身零部件进行材料选择,可获得更加匹配的材料方案,体现了“合适的材料用在合适的部位”的设计思想,既降低了车身质量,又保证了车身性能,对早期设计阶段车身轻量化设计和材料选择具有一定的指导意义。