Page 12 - 机械工程材料2025年第三期
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马鸣图，等：论汽车材料研发和推广应用的EVI模式


              大型材料生产企业建立了专门的材料应用服务中                             活动是进一步优化材料供应和材料应用工艺，以获
              心，部分生产汽车板的钢厂将其设立的相关机构命                            得最好的性价比。EVI服务和解决问题的模式就是
              名为汽车板应用中心。宝钢的用户研究所作为中                             EVI程序+钢材供应，即从车型零件设计到试产量
              国钢铁行业最早成立并开展EVI服务的机构，与                            产时的技术支持。
              用户进行了有机融合，共同开展新钢种的应用技术                                 国际钢协的未来钢制汽车（future steel vehicle，
              研究以及零件的制造、试验检测和评价；通过将相                            FSV） 项目在新车型开发的EVI活动中坚持从开发
              关的应用研究成果进行系统集成，形成了一套材料                            定位、概念设计到车型的详细设计、材料与工艺设计
              用户应用新材料的集成解决方案，实现了对用户选                            直到性能验证的全方位合作和服务                ［13］ 。开发定位包
              材的集成创新支持。POSCO公司根据多年在EVI                          含减重目标和轻量化效果，该过程是白车身的计算
              服务领域的体会，总结了在EVI活动中具有自身                            机辅助工程（computer aided engineering，CAE），其
              特色且重要的理念构成和操作方法                 ［2］ ：其一是同时        工作内容包括分析和优化设计、材料工艺设计、材料
              工程，即提出优化材料应用建议的同时，在EVI模                           选择和应用、白车身的性能测试等4个方面。减重目
              式实施中开发所需的新型钢种；其二是价值工程                             标和轻量化效果基于不同年代钢制汽车的总质量和
             （value engineering，VE），即通过运输和物流体系的                 钢制车身结构件的质量范围，以及二者之间的关系
              改进来降低材料的供应成本；其三是价值创新（value                        分析进行确定；未来钢制白车身的减重目标为35%，
              innovation，VI） ，即通过材料的优选、成分微调和性                   质量比超轻钢车身和铝合金车身轻。当减重目标被
              能优化来降低材料的应用成本；其四是零件和用材                            确定后，随即进入FSV白车身EVI开发流程中的概
              的建议（part proposal，PP），即当车辆运行条件发生                  念设计阶段，该阶段包括总体方案的确定、车身尺
              改变时，及时对零件用材进行更新和优化并提出建                            寸的设计以及通过流场分析和风阻分析优化车身的
              议。POSCO公司将这些理念进行集成，形成了一套                          外观造型以及通过多目标的静态拓扑优化方法对白
              针对用户需求的集成解决方案。                                    车身的刚度和强度、白车身的模态进行分析计算并
                  在目前国内外EVI模式的核心展示中，许多材                         进行简化的碰撞性能模拟            ［13-14］ 。通过对整车外观造
              料生产企业，特别是钢厂将新材料开发、新成形技术                           型的CAE分析，以完成车型流场风阻等造型优化设
              开发以及新设计理念和新材料应用技术融入到概念                            计，最终完成概念设计阶段的白车身结构优化设计
              车中，借助概念车的制作过程展示这些研究成果在                            方案。在概念设计阶段，还需要考虑绿色环保和未
              汽车轻量化和概念车设计中所产生的应用效果。                             来法规的要求以及确保材料的可回收利用等要求和
                                                                因素。在成本方面，要求白车身的价格能够与原来
              4 新车开发中的EVI模式
                                                                的标杆车持平或有所降低。在生产环节方面，当确
                  各公司新车开发的EVI活动各具特色，现以两                         保批量投产时，可按原来的生产周期和流程进行连
              家公司为例进行说明。首先是韩国POSCO公司提                           续生产。
              出的新车开发中的EVI活动            ［12］ ，其所展示的新车开                FSV白车身EVI开发流程中的详细设计阶段包
              发过程以及各阶段中EVI模式的相关工作包括项                            括提出和进行多种拓扑设计方案。这一阶段将根据
              目的立项及计划、项目的优化设计、车型的原型制                            性能目标的要求，对多种拓扑方案进行优化和优选，
              造以及量产四个方面。在项目的立项及计划阶段，                            同时对车辆的动态性能，包括NVH（ 噪声、振动和声
              POSCO公司的EVI活动是向汽车厂提供详细的材                          振粗糙度）性能、动态刚度、强度、疲劳性能、碰撞时
              料信息，以及新钢种应用的优势和可能；在项目的                            载荷传递路径等进行模拟分析，最终确定拓扑优化
              优化设计阶段，EVI活动包括提供详细的材料数据，                          的设计方案     ［15-16］ 。
              与汽车厂共同进行成形模拟，进一步对材料进行优                                 在FSV白车身EVI开发流程的材料工艺与设
              化选择，提供合理的材料价格信息以预测新车型的                            计阶段，通过深入分析每个子系统的零件功能，并
              性价比，为车型开发单位提供详细的白车身相关性                            将开发车型的总体减重目标与典型零件减重目标相
              能、试验材料的供应和支持；在车型原型制造阶段，                           结合，确定了白车身与标杆车相比需要减重35%或
              其EVI活动是对该车型所用模具的开发进行支持，                           102 kg。为实现这一减重目标，制定了具体的用材
              包括车型原型功能的试验和评价；在量产阶段，EVI                          方案：DP500和DP600钢的占比为11.8%，DP800钢、

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