文 | HOO
新款 XXX(某车型)大量采用高强度钢,抗扭刚性提高了 xx%,保证了出色的碰撞安全性。
这样的描述不知出现在多少车评文稿中,成了稀松平常、司空见惯、标准话术式的谬误。当专业车评人都没几个分得清 强 和 刚 ——甚至可能压根不知道这俩词儿居然还要区分,那么大概很少有消费者知道: 强度 和 刚度 ,是完全独立分开的两码事。
其实没多复杂。要弄清这两者的差别,以及它们各自决定了啥,并不需要你的高中物理必须及格。
车身,或者说白车身(BIW,body in white),堪称一辆车身上最没存在感、最被忽视、但也最被低估的子系统,在今天这个 智能 风甚嚣尘上的时代尤甚。或许大部分人从未意识到:汽车的 铁壳子 ,居然也是一个技术密集型的玩意儿。
刚度和强度不仅不能划等号,在某些时候,二者间还需要权衡。
比如我们耳朵听出茧子的 超高强度钢 ,对于车身强度基本百利无一害,但对于刚度却未必。因为碰撞法规既定,车企对于整车碰撞时的车身强度是有一定标准的。那么如果使用更高强度的钢材,比如从高强度到超高强度,在整车强度标准不变的情况下,在减重的大趋势下,几乎必定会使用厚度更薄的超高强度钢。
刚度是容易被量化的,你肯定听过 某某车型抗扭刚度 xxxx N · m/deg(牛 · 米 / 度) 这样的话术。如何理解刚度?汽车并非一块铁坨坨,车身是一个巨大的空心框架,即便是正常行驶过程中,也会因为受到外力作用,而发生一些肉眼不易察觉、外力消失可自动复原的形变。抵御这种形变的能力,即车身的刚度。
结构强度是不容易被量化的,必须把材料强度(多少多少兆帕)和部件的结构设计、物理尺寸、(上升到整车层面后)部件与部件的连接等因素考虑在内,共同决定着部件 / 整车的结构强度。
好比用砖砌墙,用上了最好的砖,不代表最后砌出最结实的墙;把墙码得更厚、用粘性更强的水泥、上钢筋加固,都可以让更差的砖砌出更好的墙。而真正决定刚度的变量只有两个:材料的弹性模量、厚度与横截面积。其中,弹性模量几乎只取决于材料的材质。强度高低的不同钢材,弹性模量的差别却很小,只要同为钢材,刚度就只与厚度 / 截面积有关。
所以千万别听到大比例的高强度、超高强度钢,就觉得 高高宜善 、尽是好处没坏处,车身材质的复合化才是大势所趋。高端车、高性能车大量使用铝材和碳纤维,奥妙也在于此。铝材的弹性模量只有钢的 1/3,然而因为铝比钢轻得多,并且铸铝可以自由设置加强结构,于是当使用了铝材,可以灵活地在关键部位增加厚度,最终在减重的同时还能够保证 / 提高刚度。
要么动用钞能力,在不同的位置用适当的(昂贵)材料,超高强度钢、铝尤其是铸铝、碳纤维都往上招呼,同时还要为不同材料之间的连接(钢铝不能焊接),做工艺与流程上的(昂贵)准备,最后产线一响、黄金万两。
要么把车做小把空间做小,更小的车身意味着重量更低、减重压力更小,更小的空间需求允许使用更厚的材料来增加截面积提高刚度,以空间为代价在有限成本下换取性能。
只不过,在同等价位下把车做小、把空间做小,本质上也可以看作是另一种表现形式的,钞能力。
总之,车身的刚度和强度是两个独立的指标,不能混为一谈。刚度和强度之间需要权衡,而且车身的结构设计、材料强度和厚度等因素都会影响车身的刚度和强度。车身的刚度和强度对车辆的安全性、NVH表现和操控性能都有影响。了解这些知识,才能更好地选择适合自己的车型。