汽车车身技术的“六脉神剑”

汽车车身技术经过长期的发展和演化，已经形成了一系列的技术成果，并且在量产车型上得到了大范围的应用，实现了更好的安全性和轻量化效果，典型的技术成果包括环状结构车身、碰撞相容性技术、疲劳耐久设计、模拟仿真技术、压铸铝合金应用以及三角结构的应用六种。在已有技术成果的基础上，车身技术在“结构-材料-工艺”三要素螺旋式上升发展的过程中不断实现更高的安全性和轻量化目标。
2009年，来自奥迪汽车的Dr. Klaus Koglin在“欧洲超轻汽车（Super Light Car）”项目总结会议上提出了关于汽车车身技术的经典的问题：“不同的车身设计是否存在统一的轻量化架构”来实现材料和结构的最佳匹配从而发挥出最佳的性能。这个问题其实引出了汽车车身技术发展中更为普适性的问题：“是否存在共性的车身设计技术来满足不断发展的安全性和轻量化要求”。
根据近年来汽车车身技术发展应用的成果，我们总结了以下六种车身设计的共性技术。
01 环状结构车身设计技术
环状结构特征在飞机和潜水艇的结构设计中是为实现高性能、轻量化和低成本的一种非常直观的体现，而在汽车车身设计中环状结构特征需要汽车工程师进行特征的表达转换。环状结构车身的应用也回答了Dr. Klaus Koglin的问题，环状结构所表征的车身拓扑结构或框架设计能够适应不同的车身材料变化。
环状结构车身有三个方面的要求，分别是连通性要求、连续性要求以及性能要求。连通性要求指的是车身骨架任意接头为起点，沿着较短路径回到起点，形成一个环状结构特征。环状结构不局限于圆形或者方形，同时可以是平面也可是空间的，只要形成一个封闭的结构就可以具备非常好的整体刚度和变形协调能力，从而实现“防御剑阵”的功效，实现载荷的快速分流。
连续性要求指的是车身钣金焊接构成的封闭环状结构任意位置都具有一定的封闭或者半封闭截面，避免截面的突变造成刚度的降低，尤其是要考虑环状结构接头和路径连接处，保证在载荷传递方向上截面完全对接。
如果车身骨架满足环状结构特征，并且每个环状结构都能满足连续性的要求，根据目标选择合适的车身材料，那么白车身结构将会实现理想的车身抗扭、抗弯、抗压和抗变形的能力。
车身上的环按照位置可以分为16个环，如图1所示。