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| 編輯推薦： |
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汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。汽车的轻量化对我国汽车工业的发展具有长期的和战略的意义，也是今后长期的科研选题的方向和研发的重点。 《汽车轻量化导论》由马鸣图、王国栋、王登峰等国内汽车设计领域、材料加工领域、材料研发和应用领域的知名专家共同完成。 作者于20世纪80年代首先提出轻量化概念并一直从事该领域的研究工作。本书将是国内对汽车轻量化进行系统论述的首部专著。 书中作者结合国内外汽车轻量化研究和应用的新成果及多年从事轻量化研究的经验，从轻量化的概念认识开始，对汽车轻量化合理选材、优化设计、先进的成形技术等做了全面的论述，意图给读者一个准确的汽车轻量化的概念、研发的思路，并展示出轻量化的需求和今后的发展前景。是首部系统介绍汽车轻量化材料及关键技术的专著。
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| 內容簡介： |
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备重量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
本书对汽车轻量化及其国内外的*进展进行了全面系统的论述,书中不仅论述了轻量化的基础,包括轻量化的重要意义,轻量化的表征参量、评价方法、材料性能和汽车零件功能之间的关系,计算机模拟和材料在高应变速率下的响应特性;还为汽车轻量化指明了实施路径和方法：轻量化的优化设计,合理选材和采用先进的成形技术。全书不仅理论和实际应用相结合,而且经典的基础知识和新近研究进展为一体,这些都将为促进我国汽车轻量化的发展提供有益的参考。
本书可供从事汽车生产、设计、研发的技术人员阅读,也可供相关专业的师生参考。
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| 目錄：
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第1 章 汽车工业发展呼唤汽车轻量化 1
1.1 汽车工业发展概况 1
1.2 节能减排是汽车工业发展的必然趋势 5
1.3 汽车轻量化意义重大 6
1.4 世界各国十分重视节能减排和轻量化 12
1.5 世界各国汽车轻量化的研发现状和进展 15
1.5.1 美国轻量化研究现状和研发方向 17
1.5.2 加拿大轻量化研究现状和研发方向 20
1.5.3 日本轻量化研究现状和研发方向 21
1.5.4 德国轻量化研究现状和研发方向 21
1.6 轻量化必须保证汽车的安全性和可靠性 22
1.7 发展新能源汽车 23
1.8 轻量化的LCA 评估和优化设计 26
1.9 商用车轻量化 29
1.10 倡导主机厂和汽车零部件厂的生态平衡关系 29
参考文献 30
第2 章 汽车轻量化的表征参量和评价方法 32
2.1 概述 32
2.2 乘用车白车身设计、功能、意义和内涵 32
2.3 乘用车整车轻量化效果的评估方法 35
2.4 乘用车轻量化评价参量的比较 47
2.5 商用车轻量化的表征参量 48
参考文献 49
第3 章 汽车轻量化工程的实施 51
3.1 概述 51
3.2 车身的优化设计 52
3.2.1 有限元分析的优化设计方法 53
3.2.2 汽车轻量化优化设计和安全 54
3.2.3 多学科多目标优化技术在汽车轻量化设计中的应用 57
3.2.4 车身及主要结构件的拓扑优化技术 59
3.3 合理的选材 62
3.3.1 几种材料特性的比较 62
3.3.2 几种轻量化材料全寿命周期的评价 64
3.3.3 主要轻量化材料的环保性分析 69
3.3.4 主要轻量化材料的回收性分析 70
3.4 先进的成形技术 71
3.5 轻量化的技术路线 71
参考文献 78
第4 章 材料性能和零件功能的关系 80
4.1 概述 80
4.2 材料性能定义和范畴的拓宽 80
4.3 材料性能和零件功能的关系、异同及表征 81
4.3.1 不同零件的功能和材料性能的对应关系 82
4.3.2 工艺因素对零件功能和材料性能的对应关系的影响 82
4.3.3 服役过程中的材料性能和零件功能的变化 94
4.4 材料研发必须重视应用研究 95
4.5 材料性能和零件功能关系的理念的应用 96
参考文献 99
第5 章 材料高应变速率下的响应特性 102
5.1 概述 102
5.1.1 应对第三次工业革命，汽车工业将向电动化、智能化、轻量化方向发展 102
5.1.2 现代汽车设计理念中的轻量化 102
5.1.3 发展轻量化技术已成为世界各国共识 104
5.1.4 现代汽车安全理念中的轻量化 105
5.1.5 虚拟开发是新车开发的重要手段 105
5.2 汽车碰撞和工业实践需要材料在高应变速率下的响应特性 106
5.2.1 动态载荷和应变速率 106
5.2.2 高应变速率下材料力学性能的测试技术 107
5.2.3 高速拉伸的试样的形状和尺寸 109
5.2.4 高速拉伸时信号振动的基本原理及测量技术前沿 110
5.2.5 高速拉伸的数据处理 112
5.2.6 高速拉伸数据的本构方程 115
5.3 影响高速拉伸试验数据可靠性和分散性的因素 123
5.4 几类典型材料高速拉伸的响应特性 124
5.4.1 高强度钢和第一代先进高强度钢 124
5.4.2 防弹钢的高速拉伸性能 129
5.4.3 第二代先进高强度钢高锰TWIP 钢 134
5.4.4 Q&P 钢和Q&PT 钢 137
5.5 铝合金在高应变速率下的响应特性 141
5.6 镁合金在高应变速率下的响应特性 147
参考文献 152
第6 章 汽车用先进高强度钢的氢致延迟断裂 158
6.1 概述 158
6.2 可扩散氢与残余应力 159
6.2.1 可扩散氢 159
6.2.2 残余应力 161
6.3 氢致延迟断裂的微观机理 163
6.3.1 不涉及塑性变形的延迟断裂机理 164
6.3.2 与塑性变形相关的延迟断裂机理 164
6.4 氢致延迟断裂性能的表征方法 165
6.4.1 恒载荷拉伸试验 165
6.4.2 慢速率拉伸试验 166
6.4.3 断裂韧性试验 167
6.4.4 弯曲与冲杯试验 168
6.5 先进高强度钢的氢致延迟断裂分析 169
6.5.1 热冲压钢 170
6.5.2 含TWIP 效应的钢 171
6.5.3 含TRIP 效应的钢 172
参考文献 173
第7 章 乘用车结构的轻量化设计 179
7.1 概述 179
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| 內容試閱：
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从能源的生产方式、储存方式、传输方式、分配和再生，一些学者论述了第三次工业革命即将到来或初露端倪，为应对这一工业进展和革命的形势，世界各国特别是工业化基础较好的国家，都提出或制定了发展战略，如德国提出了工业4.0 的战略，我国也提出了中国制造2025。这种形势对汽车工业的要求是电动化、智能化和轻量化。
汽车工业的发展，汽车产量和保有量的增多，在给人们出行带来方便的同时，也产生了能耗、安全和排放三大问题，汽车工业节能减排刻不容缓；在诸多汽车节能减排的手段中，轻量化是最直接、最有效的节能减排手段。同时轻量化也是汽车工业发展和竞争能力的体现，并将成为汽车工业今后长期的重点科研课题和重要研发方向。本书对汽车轻量化做了全面的论述，试图给读者关于轻量化和相关学科的准确概念和对汽车轻量化系统完整的认识，并展示出轻量化的需求和今后的发展前景。本书既是编者多年来研发工作所取得成果的总结和提升，也是对世界各国关于轻量化的最新研发进展的全面论述。本书的内容特别注意现实的实用性和长远发展的相互融合，并从导论的角度提升本书的科学价值，以期有利于提升我国汽车工业的竞争能力和综合技术水平，并促进我国汽车工业的健康发展。因此，本书所涉及的相关内容对我国包括乘用车、商用车、传统燃油车、新能源汽车等轻量化的未来发展具有长期的参考价值和重要的战略指导意义。
汽车轻量化是从轻量化的概念认识开始，通过优化设计、合理选材和采用先进的成形技术等多专业、多学科、多种工艺技术、多种材料的优势集成，是一个系统工程。因此本书编者联合在汽车设计领域、材料加工领域、材料研发和应用领域中相关的专家、学者，共同完成此书。书中将尽可能做到物理概念准确、力学概念清晰、数学推导严谨，从发展的角度写应用，从应用的角度论发展，做到理论探讨深入、实用创新性强、理论和实践有机融合，并试图从科学技术导论的角度完成此书的撰写。
全书共分14 章。第1 章介绍汽车工业发展和汽车轻量化的重要意义，不仅节能减排，而且对我国汽车工业竞争能力的提升和健康发展都具有重要意义；第2 章介绍汽车轻量化的表征参量和评价方法，包括乘用车、商用车以及新能源汽车的轻量化和相关内容；第3 章介绍汽车轻量化工程的实施，从汽车车身与有关典型构件的功能要求讲起，论述了轻量化工程的实施是通过优化设计、仿真分析，采用先进的成形技术和合理的选材等多种专业优势的集成，是一项系统工程；第4 章论述了材料性能和零部件功能之间的关系，这两个是汽车轻量化的基本概念，列举了大量的例子、试验结果，论述了两者之间的异同，给读者正确区分和应用这两个概念提供基础和依据，同时列举了关于这一概念和思想应用的举例，正确利用这一思想给正向选材等提供了依据和方法；第5 章为轻量化材料在高应变速率下的响应特性，论述了高应变速率的基本概念、测试方法、试样类型、数据处理和本构方程以及典型材料高应变速率下响应特性的试验结果，为轻量化的安全件进行碰撞时的计算机模拟提供基础知识和数据；第6 章介绍汽车用先进高强度钢的氢脆和延迟断裂，高强度钢的应用特别是马氏体级别钢的应用，氢脆和延迟断裂是关注的一个新问题，本章简单概述了氢脆延迟断裂的基本概念，表征评价方法以及氢脆的产生原因和预防措施，为高强度钢扩大应用同时避免使用过程中发生氢脆和延迟断裂提供参考和基础知识。
前6 章为轻量化论述的基础知识。
第7 章介绍乘用车结构的轻量化设计，基于乘用车白车身的性能要求，通过计算机模拟和多种优化方法，对白车身的优化设计进行了较全面的论述；第8 章介绍商用车结构的轻量化设计，商用车保有量与乘用车无法相比，但它是汽车燃油消耗的主体，美国统计的结果占汽车燃油消耗的60% ，轻量化节能减排必须加大对商用车的研发力度，本章对商用车的典型构件车架、驾驶室、行走机构和桥壳等轻量化设计进行了深入的探讨和分析，突出了商用车的轻量化的特点；第9 章介绍汽车轻量化和先进高强度钢的应用，高强度钢是既轻量化又提升安全性的、性价比高的汽车制造的基础材料，本章介绍了高强度钢和先进高强度钢的最新研究进展和在汽车轻量化中的应用前景，从应用哲学的高度，介绍了高强度钢的选用原则和思考以及相关的应用研究成果；第10 章介绍了汽车轻量化和铝合金的应用，铝合金是一种重要的、为了方便满足某些法规要求所应用的轻量化材料，减重效果明显，本章介绍了铝合金的特点，应用的优势，铝合金应用的形式，高性能铝合金汽车板的研发成果以及在汽车轻量化中最新的应用和所取得的进展，为铝合金的扩大应用提供依据；第11 章为汽车轻量化和塑料复合材料的应用，塑料复合材料是最轻的汽车轻量化的材料，在汽车的内饰件上有广阔的应用，近年来玻璃纤维增强或碳纤维增强复合材料的发展和性能的提升，使这类材料在汽车结构件上展示了广阔的应用前景，本章对这一材料的特性、应用和新近发展进行了较详细的综述；第12 章论述了镁合金的应用，评述了镁合金的特点、优势和在汽车轻量化中应用的现状、问题和前景； 第13 章为汽车轻量化和热冲压成形技术，从热冲压成形的材料、工艺、装备、检测评价全面论述了这一技术的特点、优点和新近的快速发展的形势及所展示的广阔应用前景， 该技术是获得高精度、超高强度汽车冲压件的基本手段和方法， 特别介绍了我国有关产、学、研相结合的团队， 瞄准 中国制造2025 所开发的处国际先进水平的全数字化的具有自主知识产权的热冲压成形生产线； 第14 章介绍了其他先进的成形工艺， 如激光拼焊板、辊压成形、液压成形和差厚板成形工艺的基本原理和检测评价方法及其发展和应用近况。
以上可以看出，从第7 章到14 章，正是依据轻量化的实施路径，即从轻量化的概念到优化设计，合理的选材，应用先进的成形工艺技术等多种专业和多种材料优势集成的实现轻量化的技术路线所进行的全面系统的论述，在这些章节中，尽可能做到优化设计、原理、方法和汽车零件或整车轻量化效果相结合，材料的基本性能和零件功能要求相结合，基于先进成形工艺原理，结合材料的特性，合理确定成形工艺的有机融合。
书中第1、2、4 章由中汽院马鸣图独立执笔编写；第3、5、9 章由马鸣图和东北大学王国栋共同编写；第6 章由香港大学骆智超、王舟、黄明欣共同编写；第7、8 章由吉林大学王登峰编写；第10 章由中汽院马鸣图、周佳联合编写；第11 章由北京玻璃钢研究院王婧编写，马鸣图进行补充修改；第12 章由重庆大学蒋斌编写；第13 章由马鸣图编写，同济大学李芳芳对计算机模拟的应用和部分热点问题进行补充；第14 章由宝山钢铁股份有限公司鲍平、吴川总撰稿，其中液压成形和内高压成形由逯若东、胡晓、陈东辉执笔，辊压成形由石磊执笔，激光拼焊板由郭瑞泉执笔，汽车用变厚板由张文执笔。
本书编写过程中，吴娥梅同志完成了文献查找和校正、图表制作的巨大工作量。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室和相关单位为本书的编写提供诸多支持。在此，对有关人员和单位致谢！
本书各章节互有联系而又自成体系，可独立阅读，书中内容涉及汽车设计和分析技术、材料工艺技术等多种专业知识以及材料的物理和力学冶金、应用技术的各种领域，虽然编者力图将该领域内最新的进展奉献给读者，但汽车轻量化、材料和工艺技术仍在迅速发展中，在书稿成书的过程中，一些作者又承担多项国家科技项目或自然科学基金项目，在十分繁忙中完成书稿，因此书中不足之处在所难免，请读者不吝指正。
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