车身扭转刚性是什么？能保命！能提高圈速！ | 酷乐改装百科·车身篇 Vol.01
# 车身篇 #
Vol.01
车身基础介绍
大家都知道，改车应该先强化操控方面的性能，轮胎、避震、防倾杆等部件是很多车友的首选改装项目。
所有的这些部件，都是安装在车身上的，有些时候，车身会对转弯特性和安全性等方面产生决定性的影响。
然而，车身可能是我们最容易忽视的部件了，即使已经做完赛道化的车辆，也有些可以改进的地方。
在这个系列文章里，我们请到了自身车身工程师大飞哥来给我们讲讲车身方面的知识。
希望能让各位车手、玩家和车队更全面的认识车身的重要性。
其中包括了车身基础知识、轻量化方案、防滚架设计施工、焊接工艺、损毁评估修复等多个方面，还有独家的GK5车身分析。
—— 蟹爪朝天
Hello，大家好，首先做个简单的自我介绍，我是本次车身系列文的作者大飞，从小就是个汽车迷，喜欢收藏各式各样的车模，没事儿的时候还会约几个好友去山里跑一跑。就算在心情低落的时候，听到阵阵的轰鸣和引擎的嘶吼，心中顿时充满了力量。
大学毕业后在OEM从事车身方面的工作，参与过多款车型的正向设计与研发工作，车型涵盖 Sedan、Hatchback、MPV、SUV、Limousine、Heavyduty truck，品牌涉及国产自主到一线豪华，一晃十余载。
对于汽车或多或少有一些自己的想法，现在就我自身的一点点经验，结合OEM的原始设计，和大家分享一些车身方面的那些事儿，不做泛泛的设计原则讲解，只说一些和改装有关的事情，说一些能让你提高0.001秒的事儿。
车身，是你入眼的第一道门槛，一台车的三格（性格，品格，风格），让你清楚的知道，它是否为你所想；除了车身的造型，它还是一个平台，承载着众多零部件安装、匹配、调教等工作的基础平台，这个平台可以配合完成你任何折腾的欲望，满足你对车身 NVH、舒适性、安全性以及操控性等相关的各种需求。
车身焊接
首先让我们来看看车身的焊接逻辑。
只有了解了这个逻辑之后，才能更清楚车身在各个板块之间的连接关系，了解整车力的传导和收缩，你才能再看到前杠的泡沫填充和机盖折弯翘起以及溃缩的前端时，能用设计逻辑去理解和评价它的优势和弊端。
在看完焊接逻辑后，下面我们聊一聊车身到底是用什么方式将3500多个零件（根据车型会有不同）组合在一起的，组合完整的白车身到底又是怎么达成车身各项性能指标的。
性能指标的达标
目前市场上绝大多数的白车身还是以钢材为主体材料，通过冲压制作成具有一定强度、搭接、密封和装配等功能的小零件，然后经过4500多个焊点（国产车焊点总数在3800左右）将零件按照逻辑焊接在一起。
其中还会有激光焊、激光钎焊、Robscan（另一种激光焊）、MIG焊（烧焊或保护焊）、压铆、自冲铆、流钻铆（不同形式的铆接）。
根据性能和材料的特性应用在不同的模块中，穿插在焊接中的还有整车将近180米的涂胶（整车涂胶总长度）来保证车身的NVH（密封性）减少共振，提高车身强度和刚度。
说到这里还是想和大家说一说这两个词，在目前的汽车行业中，强度和刚度始终贯穿于车身结构设计的整个过程，是评价一台车可靠性、耐久性、车身性能，以及静态和动态车身特性的重要参数。
强度是车身抵抗塑性变形的能力，刚度是车身在抵抗弹性变形的难易程度。
简单来说就像驾驶一台赛车在急刹转弯时，车身应该给你什么反馈，是给你足够的支撑稳定急刹，还是泄弯柔刹弹出*。我想这绝对可以让你的车子先于对手若干个0.001秒吧。
柔刹弹出*：进弯时车身的变形会吸收一部分能量，弱化推头趋势。
请给你赛车的车身多一些的关注，它值得。
车身的刚度绝对是一个值得深究的领域，但目前国内对此领域还是处于薄弱的水平，各个车型还是在对标车型和试验下获取数值进行各自的目标值设定。
通常的方法还是利用CAE辅助分析和台架试验进行对比。在分析软件中建立有限元模型，设定工况，施加扭转载荷，确定扭转角度，最终算得一台车身在某种工况下的扭转刚度。
公式如下，如果感兴趣可以试试：K(N.m/rad)=T(扭矩)/θ(扭转角度)。
对于理论知识，网上会有更专业的讲解，但下面的数值，不一定是你在网上可以找到的。
静态车身扭转刚度设计值
A 级车型：白车身扭转刚度目标值约为≥10000N.m/rad
B 级车型：白车身扭转刚度目标值约为 10000~13000N.m/rad
C 级车型含 SUV：白车身扭转刚度目标值约为≥13000N.m/rad
D 级或更高：白车身扭转刚度目标值约为>13000~无上限N.m/rad （上限值根据车型目标）
如果说车身刚度太过沉闷的话，那么车身强度更像是个直男，选用的材料会更直接影响到性能，设计师还会通过材料特性对零件结构进行设计，使其更具经济性和实用性；我们看几张图片来了解一下车身材料是如何分布的 ——
通过这些图片我们可以看出，哪些位置是所谓的重要位置，也是我们在改装一台赛车时，需要更多关注的位置。
但对于赛车的车身来说，可能更需要付出多的时间去思考合适的方法，去满足每个级别的赛事对车身的各项要求，更要考虑赛事场地的不同，来调整车身对应的强化和减重方案，具体的减重方案后期会进行详细讲解。
对于碰撞的解决
在赛场上最常见的事故多是撞车、翻滚、多圈翻滚。然而见过这么多的场景， 我们的赛车手始终都可能优雅的走出破烂的赛车，这就要归功于车身对车手的保护。赛车的车身是经过特殊方案处理的。
我们先来看看普通量产车身对碰撞这件事是怎么说的呢？这要分为三个级别，逐步发生。
首先，车身结构按照既定路径以可控的方式变形，吸收冲击能量，使得乘坐和驾驶空间不被侵入。
然后，车身通过牺牲驾驶室以外的结构部件，使其溃缩，弹起等来减小力和冲击速度对乘员和驾驶员的传递。
最后，内部部件通过变形和破碎来吸收乘员对其的冲击，来减轻碰撞甚至二次碰撞。
我们来看一下力是如何通过车身进行传递的 ——
如果对力学有一些了解的朋友会明白，力是具有可传性原理的。
作用于刚性体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。也就是可以简单的理解当碰撞发生时，无论是正碰、侧碰还是追尾，首先力源有了。
图片来源：www.c-ncap.org
北京现代菲斯塔——可变形移动壁障侧面碰撞试验（2019-4-10）
当力作用在车身上，这时车身的刚度和强度开始起作用，不仅对外力进行抵抗和吸收，还会将剩下的力传递。
传递的主要方向会平行发生，这也就是说力会沿着既定的车身骨架发生传递，这就是车身框架（上下边梁、前后横、纵加强梁、A、B、C 柱）所起到的作用。在这个过程中，又不得不提到另一个原理，力线平移原理*。
力线平移原理*：作用在刚体的力可以平移到该刚体的任一点，让作用力在传递过驾驶舱的过程中进行释放和衰减，这个传递的过程也是对车身内乘员的保护。
这是典型的力学原理，在配合车身各个部位复杂的结构设计和材料的应用，才使得车身在发生危险时更具保护性，也是汽车法规所存在的意义。
其目的都是保护驾驶员和乘员的安全，当然控制合理的车身刚度和强度，也是对其他车辆和行人的保护，所以对车身的研究是一个需要长期坚持要做的事情。
图片来源：www.c-ncap.org
上汽通用新君威（20T精英型）——正面40％重叠可变形壁障碰撞试验（2019-4-04）
通过以上对材料分布和受力轨迹的学习，可以让大家更直观的感受到完整车身的状态，并且更清楚的了解骨架是如何在危险情况下进行作用力的保护。然而材料是不是盲目的选用高强度就是好呢，如何能让车子在提现最大轻量化的时候兼具刚度性能呢，和你的赛车又有什么样的联系呢？
Audi R8 的车身结构又有什么不同呢？下篇给你答案。
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