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摘要：本文主要对纯电动客车车身骨架多目标轻量化进一步分析。纯电动汽车因为采用动力电池组及电机驱动，具有“零污染”、低噪音、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点，已经成为了城市公交发展的主要方向。
关键词：纯电动客车；车身骨架；轻量化；途径
引言：
汽车工业的快速发展推动了国民经济的发展，已然成为了国家经济的支柱性产业，给人们的生产、生活方式带来了极大的便利。随着经济的持续增长，人民生活水平的提高，汽车保有量定会继续增长。伴随着汽车保有量的有增无减，这必将使得汽车尾气对空气污染短期内继续加剧。在这样的形势下，发展新能源汽车便成为了摆脱石油依赖以及改善环境的必然选择。
一、纯电动客车的简述
纯电动客车主要是指纯电动客车，全部使用电能行驶，该类产品噪音小，行驶稳定性高，并且实现零排放。纯电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。纯电动客车具备良好动力性能、持续行驶里程达500公里、电池使用寿命长而且成本较低、与整车的配备良好。符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
电动客车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有"零污染"的美称。电动客车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，行驶速度不高，电动汽车更加适宜；电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用；电动客车较内燃机客车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动客车易操纵。
二、汽车轻量化的主要途径
随着汽车工业的迅猛发展，汽车保有量快速增加，对节能减排的要求愈来愈迫切，汽车轻量化这一课题应运而生。从国家层面来看，发展汽车轻量化技术关系到国家的能源安全、环境保护的问题；从专业技术方面来看，发展汽车轻量化技术已经成为汽车企业提高核心竞争力的重要手段。
汽车车身骨架结构是整车的主要承载部件，骨架质量在汽车整备质量中的比重占30%～40%，因此一直以来提到汽车轻量化就是指车身结构的轻量化。对电动汽车来说，减轻车身结构的质量显得更为重要。因为动力电池组的质量过大而使得汽车整车质量过大，这将直接导致电动汽车的动力性和续驶里程不敌传统汽车，故在动力电池技术轻量化获得重大突破之前，车身结构轻量化依然是汽车轻量化的重要途径。
（1）轻质材料的应用。目前常见的轻质材料有高强度钢、镁铝合金、钛合金、塑料、纤维、复合材料等，通过合理搭配使用材料，可以显著减轻自重。
（2）应用轻量化设计方法。常用轻量化方法有尺寸优化、拓扑优化、形貌优化、形状优化以及多目标优化、多学科优化等。
（3）采用轻量化成型制造工艺。主要包括直接快速成型技术、树脂转移成型等冲压工艺；胶粘接和铆接工艺代替传统焊接工艺等。
三、客车有限元模型的建立
有限元单元法（FEM），简称有限元法，是以力学理论为基础，是数学、力学和计算机科学相结合的产物，是随着计算机技术的快速发展而发展起来的一解决实际工程问题的数值计算工具。它是利用一种离散化的思想，首先将结构体离散为无数个单元体，各个单元体之间用节点相连，以此来模拟原结构。整个结构体的性能是各单元力学性能的总和，然后建立平衡方程组求解。伴随着计算机和通讯技术的发展和进步，有限元分析方法正被广泛应用到汽车设计制造领域。有限元分析的一般流程下图所示。
四、客车车身骨架多目标轻量化
1.变量灵敏度分析
客车车身骨架是复杂的空间框架结构，本文对客车顶盖、侧围、车架及地板骨架结构进行优化，设计变量为骨架部件的截面厚度，相应的厚度变量众多。杆件的截面厚度变化对客车各项性能影响都较大，为了提高优化效率，对车身骨架进行灵敏度分析以筛选优化设计变量。灵敏度分析包括直接灵敏度分析和相对灵敏度分析。直接灵敏度分析中，对质量灵敏度较小的部件，即使大幅减小其厚度，车身结构质量也难有大的下降。相反质量灵敏度较大的部件，对这些部件进行减重虽然会使车身结构的各项性能下降较大，但是下降的幅度在可接受的范围内，利用直接灵敏度分析的方法会忽略这些部件，得不到理想的轻量化效果。为避免这一问题，本文采用相对灵敏度分析的方法。以车身结构质量最小作为优化目标，取一阶扭转频率、一阶弯曲频率、扭转刚度、弯曲刚度作为约束条件，扭转刚度计算时以左前轮减震器支架中心点的挠度替代。
2.车身骨架变量分组
由于客车车身骨架结构是由结构复杂、杆件众多的方钢焊接而成，因此在对其轻量化时不能盲目进行，而造成的优化数据量很大。针对这一问题，根据客车车身骨架结构的特点，采用一种基于对称性和功能性的分组处理方法，进行分组处理来减少计算量。客车车身骨架结构中，对称性设计体现在很多部分，这种设计具有简洁美观、方便批量生产的优点。
客车顶盖结构图如图1所示，从图中可以很明显看出该部分结构具有对称性，将顶盖骨架结构分成了10个变量。客车车身左右侧围结构图变量分组结果如图2所示，类似顶盖骨架一样，将左右侧围骨架具有对称性、作用相同及相同规格的构件作为一个变量（即颜色相同的构件），共将侧围
骨架分成38个变量。
结束语：
综上所述，纯电动汽车因为采用动力电池组及电机驱动，具有“零污染”、低噪音、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点，已经成为了城市公交发展的主要方向。因此，本文对纯电动客车车身骨架多目标轻量化进一步分析具有一定的价值。
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