薄壁杆件的截面形狀對其截面特性有很大影響，與剛度有關的截面特性是彎曲慣性矩l，扭轉慣性矩k等。

汽車設計斷面與剛度

薄壁杆件的截面形狀可分為閉口和開口兩類，他們的截面特性有較大差别。例如，對于閉口截面，扭轉慣性矩Jk=4As×Asxt/s，式中As為闆料厚度中線所圍成的面積、可見，中線周長s一定，材料厚度t一定，抗扭慣性k與As的平方成正比，所圍面積大小則很重要。矩形截面中，正方形抗扭能力最高，當矩形兩邊之比h/b>2式，扭轉剛度明顯下降。

汽車設計結構

下表為材料面積A相等（周邊的長度s和料厚t均相等）。表中分别表示對主慣性軸y的抗彎慣性矩和抗彎斷面系數，Wk為抗扭斷面系數。

汽車設計钣金材料

注：表中各截面參數的數值是歸一化後的數值，即分别以三種截面的最大值為1可見，在材料面積A和壁厚t保持不變的情況下，閉口截面的抗彎性能稍次于開口截面。

因此，從提高整個車身和構件的扭轉剛度出發，宜多采用閉口截面，如結構功能、配合關系以及制造工藝等等。

如下：

車身設計斷面

車身為承載式轎車車身骨架截面示例；為了提高扭轉剛度，通常采用封閉截面。

當對車身骨架初步設計方案進行有限元分析後，可根據計算得到的内力分布情況。骨架結構中的應力集中。

車身骨架

當受力杆件的截面發生突變時，就會由于剛度突變引起截面變化處應力集中。在經常承受交應變應力的汽車車身上，應力集中可能誘發進展性裂縫，導緻疲勞損壞，甚至斷裂。這是車身結構損壞的重要原因之一。因此，在結構設計時要避免截面急劇變化，特别是要注意加強闆和接頭的設計。

斷面應力分析

車身就曾出現此類問題，如圖所示為車身的後底闆後橫梁橫臂闆，在應力集中區由于設計了過渡台階面且翻邊正好到台階面處，導緻此處應力集中在路試過程中疲勞損壞直緻斷裂，應力集中區

因此在後來的設計更改中更成下圖，在應力集中于減小太極面加長翻邊距離且加寬件的截面寬度等等，避免産生應力集中使應力均勻些。

斷面應力分析

在車身上又很多受有集中力需要使用加強闆的部位，如固定車門較鍊的地方、懸挂操縱踏闆處等。但是應合理設計加強闆的大小和厚度。加強闆太小，則不足以将集中載荷通過加強闆分散到較大的面積上；加強闆太大，則會增加質量，一般加強闆的厚度比加強件的闆料為厚，但厚度不宜相差懸殊，否則，不僅咱加強闆邊緣由于剛度突變會引起集中而出現裂紋，而且對焊接強度也是不利的。如車身安裝前門較鍊部分外闆為0.75mm安裝闆為0.9mm，加強闆為1.5mm在設計車身時，承載杆件上需要開一些孔洞，以便安裝各種導線、管路和機構等。顯然，由于這些孔洞将産生應力集中，應盡可能将孔位選在應力較小的部位。此外，開一個大孔比開數個小孔應力集中更嚴重。

在設計車身車身初期，犯了一個較為嚴重的錯誤，隻是借鑒别的車的現有的經驗，未對車身骨架設計方案進行有限元分析，所以有部分車身件在路試過程中出現問題，如左懸置支架的斷力，上面所說的後底闆後橫梁橫臂闆斷裂等。

所以在對車身骨架設計方案進行有限元分析後，能得到内力分布情況。

汽車車門及蓋的說明

1、斷面圖：（可以在門、蓋裡說明）重要性：車身斷面圖是車身設計人員不可缺少的必修課，從斷面圖可以很清晰的反映車身各個部分的結構，件與件之間的搭接關系，怎樣才能準确的畫出車身斷面圖（仔細的觀察車身結構及多練，熟能生巧），哪幾部分的斷面圖是重要的（四門兩蓋壓合邊，四門與側圍，兩蓋與頂蓋、側圍等等，其實車身各個部分的斷面圖都是很重要的），

2、車身沖壓用材料

沖壓材料的主要力學性能指标

（一）屈服強度

屈服強度小，材料易于變形，當壓縮變形時，不易起皺，對彎曲變形，會彈性小，即貼模性和定型性好。

（二）屈強比

屈強比越小，即材料易于塑性變形而不易拉裂。

（三）伸長率

伸長率表示闆料産生均勻變形的或穩定的塑性能力，直接決定伸長類變形中的沖壓成型能力。伸長率是影響翻孔或擴孔成型性能最主要的參數。

（四）應變強化指數n n值越高，表示成型加工中高變形區強度較高，變形較易傳播到領近的低變形區，從而應變分布較為均勻，減少局部變形集中的現象。n值對于拉脹成形尤為重要。

（五）塑性應變比r值

由于冷軋鋼闆各方項性能不同，r值代表鋼闆拉伸時，寬度方向和厚度方向應變比值。r越大，表示材料越不易在厚度方向發展變形，深沖性能越好。

除了以上幾種主要的力學性能，常見的還有杯突值（IE）和烘烤硬化值（BH）。杯突值用于評價闆料的拉脹形能。杯突值越大，拉脹形能越好。烘烤硬化值是指試樣進行拉深後170溫度下保持20分鐘時屈服強度的上升量，是烘烤硬化鋼的主要性能之一。

3.2車身沖壓件用的材料

（六）深沖鋼闆，又稱深沖級普通強度冷軋鋼，包括ST12，ST13，ST14

（ST1405，ST14F，ST14HF）。

ST12又稱鋁鎮靜鋼，具有一定的強度和好的塑性。用于汽車水箱外殼等一般成形加工。

ST13和ST14又稱特殊鎮靜鋼，即非時效鋼。這種鋼與ST12相比較，沖壓成形後，零件表面不産生滑移線，即沖壓件表面質量較好。Sr13常用于汽車門窗等沖壓成形的加工。sT14常用于汽車油箱等深沖壓成形加工，ST1405中05表示鋼的表面質量較好，沒有劃痕等缺陷，而ST14（F/HF），F 表示複雜拉延級，HF 表示很複雜拉延級。

（七）高強度鋼闆，又稱深沖級含磷高強度超低碳鎮靜鋼，包括B170P1和B210P1。

由于該鋼闆中加入磷，由于磷具有很強的強化能力，約是矽的7倍，錳的10倍，所以要獲得同等強度，隻需加入少量的磷即可，同時還避免由于加入大量的矽與錳而帶來塑性和延伸率的降低。另一方面，該鋼中的碳含量很低，提高了鋼的塑性和延伸率。

（八）超深沖鋼闆，又稱超深沖高強度超低碳IF鋼，指ST16，ST1605。

由于該鋼中加入了強碳，氮化活物，固定了鋼中的碳氮原子，故該鋼又稱無間隙原子鋼。

（九）烘烤硬化闆，又稱超低碳烘烤硬化鋼，指B140H1，B180H1。該鋼在冷軋退火時，碳氨原子以間隙固溶存在，當預變形後高溫時效處理時，碳氮原子向位錯處聚集釘紮，提高了材料的屈服強度。故該類鋼具有良好烘烤硬化性能。鋼闆在沖壓成形前既有較低的屈服強度，經拉深變形或沖壓成形後，并進行塗漆烘烤，屈服強度得到一定的提高，即抗凹性能得到提高。

（十）酸洗鋼闆，包括SPHC，SPHE，SAPH370。

該類鋼具有生産流程短，成本低，以及較高的強度和較好的延伸率，用于制造汽車車架，車輪等零件。

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