近年来为了能够减少汽车的能耗、油耗水平、提高车身安全性,有很多人都开展了相关研究。其中采用新型材料代替传统车身材料的方法,成为了能够减少车辆能耗的方案之一。根据现有的研究成果,已知泡沫铝材料具有轻质、抗腐蚀性、减振性、吸声性、高比强度、高比刚度等特点,已广泛应用于航空航天、吸能减噪等领域。但车架用泡沫铝夹芯层合材料替代传统钢材料后,是否能满足车架的力学性能及安全性能要求目前鲜有研究成果。因此,本文针对泡沫铝夹芯板材料应用于车架进行了有限元仿真,在轻量化应用方面进行了探索研究。文中整理并总结了泡沫铝材料以及泡沫铝夹心层和板的材料属性、制备方法以及国内外的应用现状。用hypermesh建立有限元模型时,对车架进行了简化处理(忽略了车架上的连接部件及加强筋)。建立两个尺寸、形状、网格类型等完全一样的车架有限元模型,并分别赋予材料属性。其中一个模型直接赋予钢材料属性,另一个模型借助HyperLaminate功能赋予泡沫铝夹芯层合钢板的层合材料属性,进而得到两个除材料属性不同以外,其余(包括网格、连接类型、载荷情况等)信息完全一致的两有限元模型,便于后续的对比分析。由于实际车架中的部件根据所处位置不同,受力情况不同,分为2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm四个不同的厚度规格,所以在建模过程中,要注意保证模型中各部件模型厚度与实际车架厚度一致。在创建泡沫铝夹芯层和材料的车架模型时,由于材料属性分为上表面钢、泡沫铝夹芯、下表面钢三层,为了便于后续的仿真对比分析,设定上、下表面钢层厚度均为1.0mm。在保证层合材料总厚度与实际车架部件厚度一致的前提下,泡沫铝夹芯层的厚度则为实际零部件厚度减去上下两层钢材料总厚度(即减去2.0mm),即得夹芯层为0mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm四种不同规格的泡沫铝夹芯层合材料属性。按照上述设定,考虑到厚度小于2.0 mm材料不便于加工制备三明治夹芯层,多以对泡沫铝夹心层为0mm的层合材料仅给其设定厚度为2.0mm的钢属性材料即可。事实上,模型中只有前保险杠和传动轴安装横架实际厚度为2.0mm,所占部件数量并不多。对已创建好的两个不同材料属性的模型,分别使用Nastran进行仿真分析。通过对比自由模态、弯曲刚度、扭转刚度,可知在用泡沫铝作为夹芯材料,替换车架钢材料的中间层,保证总材料厚度不变的情况下,泡沫铝夹芯层合材料车架的固有频率比普通钢车架有所提高,能够避免与人体的共振所引起的不舒适感,且能够避免与发动机怠速运转的共振现象,同时也避免了正常行驶时零部件的共振现象。弯曲刚度和扭转刚度均有所下降,其中弯曲刚度下降了24.56%,扭转刚度下降了4%。但是,重量减轻了28.71%,在弯曲刚度应用需求不高的情况下,车架轻量化效果明显。