1.1 研究背景和意义

随着汽车工业的发展，汽车保有量在持续高速增长。节能、环保、安全成为汽车工业面临的三个重要的问题。对于汽车自身来说，约70%的燃油消耗用在了自身质量上，汽车质量每减少10%，可节约燃料约6.6%^[1]。而汽车车身质量占汽车总质量的40%左右^[2]，因此对汽车车身进行减重是降低燃油消耗最有效的措施之一。庞大的世界汽车保有量在带来资源短缺的同时，对环境的压力也在不断增高。汽车尾气的排放在环境污染物中占有很大的比例，它严重影响着人们的健康。据美国对11个城市的空气调查，CO含量的92%以上、HC含量的67%以上、NO含量的86%以上是由汽车尾气排放产生的，汽车尾气是城市大气的主要污染源。除去环境方面的问题，还有汽车被动安全方面的考虑。在发生的交通事故中，正面碰撞占事故总数的28.21%，死亡人数占总数的29.01%；侧面占总数36.84%，死亡人数占总数的25.68%。由此可以看出侧面碰撞发生的概率以及造成的损失更大。为了实现节能减排，轻量化已经成为汽车行业发展的重要方向之一，在满足侧碰法规的前提下，对侧碰安全件的轻量化设计已经成为车身轻量化研究的重要课题。

1.2 B柱轻量化国内外研究现状

汽车轻量化是在保证汽车安全性能的前提下，尽可能的减少整车质量，从而减少燃油消耗达到节能减排的目的。近年来，随着新材料、新工艺等在汽车车身中的运用，为车身轻量化设计提供了各种新的思路，同时也间接提高了汽车的侧碰安全性能能。其中，B柱作为汽车侧碰中最重要的安全件，对其进行轻量化设计及性能分析有重要的意义。下面针对B柱轻量化的三种技术路线（如图1）分别阐述B柱国内外研究的现状。

图1.B柱轻量化技术路线

1.2.1 高强度轻质材料

（1）高强度钢

对于高强度钢板，目前尚无统一的定义及分类方法，其一是按屈服强度来分：高强度钢板（HSS），屈服强度高于180MPa（包括180MPa），低于300MPa的钢板；先进高强度钢板（AHSS），屈服强度高于300MPa（包括300MPa），低于600MPa的钢板；超高强度钢板（UHSS），屈服强度高于600MPa（包括600MPa）的钢板。高强度钢目前已经运用到汽车的各个零部件上。如欧宝雅特使用高强度钢加固车身、支撑座椅骨架，减重10kg。沃尔沃XC90等高档车对热成型高强度钢进行了更深入的应用，其车身零部件有40%使用热成型硼钢，与老款相比减重122kg。而国内的车型新奇骏有50%手的车身材质属于高强钢，像A、B柱、底板侧梁等地方均采用了980 MPa超高强度钢材，能够有效提升整车抗撞击力。

（2）铝合金