汽車車身輕量化可能造成的危害有哪些？

01-03

如今尖端汽車製造行業不斷向輕量化方向發展，在帶來節約能源的積極作用之下，隱藏著哪些隱患？
為什麼還要不斷向此方向發展？

不請自來，答主的問題恰好與前兩天發表的專欄文章有點關係，就引用之來談談自己的觀點。
輕量化是目前汽車行業大勢所趨，不但有助於降低油耗，還有助於提升操控和抑制雜訊。隨著車身製造技術水平和材料科學的不斷進步，可以創造出更輕但卻更好更安全的汽車。何樂而不為呢？感覺題主會問這樣的問題，應該還是心裡對車輕了以後是不是耐撞是不是安全有擔心。
實際上，車身的輕重與安全性的相關性是很弱的，真正決定汽車安全性的關鍵性因素是車身結構和尺寸，承載式車身結構的中級車以及中高級車型的安全性相對較高，而在車身尺寸相近的條件下，車身減重反而有助於提高安全性。而輕卡或是重卡，儘管看起來車身很大很重，對於其他較小的車輛及行人侵略性很強，但自身在發生碰撞的時候（特別是單車事故的時候）風險反而更高。

以下內容來自專欄文章：數據來說話：汽車是否越重越安全？ - 瓦罐車談 - 知乎專欄

在目前市場上大多數的乘用車上，也使用了類似的結構，那就是賓士的貝拉·巴恩伊在上世紀50年代提出的安全車身結構，也就是設計牢固的乘員艙，但將車身前後部設計成可以潰縮的結構，以此來吸收碰撞時的能量。

這個理論相信大多數人也不陌生，然而還有一個物理上的動量守恆定律可能更深入人心，簡單的說，就是如果一個保齡球和雪球相撞，那麼無疑保齡球還是那個保齡球，而雪球一定會碎成渣渣。經典物理定律不可違背，於是似乎汽車應該重一些才好，而車重與安全性的這個話題也一直是各種平台上的熱門話題之一。近幾年來，汽車輕量化逐步成為了行業內的新興熱詞，原因主要是排放和油耗法規的巨大壓力，一方面，汽車工程師們拚命在發動機上下功夫，另一方面，他們也將目光放在了減重上，因為減重對於降低油耗可以說是事半功倍的效果，除此之外，還有利於提升車輛的動態性能和靜音效果，可謂一舉多得，那麼大家可能就會心有疑慮，汽車的輕量化會不會給安全性帶來不利的影響呢？

先談談我的看法，首先，汽車不是保齡球和雪球這麼簡單一塊固體，汽車擁有複雜的車身結構，就如上面所說，汽車有潰縮結構吸收碰撞的能量；其次，輕量化的主要手段是優化結構或者改變車身材質，兩者都能為車身提供相當或者更好的乘員艙牢固程度；此外，越來越多的主動安全設備的應用，能夠有效地減少事故，特別是嚴重事故的發生。

我一個人說了不算，這個問題學術界也早有爭論，那我們不妨來看看磚家們都是怎麼說的。
先從我們熟悉的說起，美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）交由美國汽車工程師學會（SAE）的Kahane博士分別在1997，2003和2004年分別進行了三次針對汽車重量和安全性的相關性分析。該項研究通過對歷史車輛的事故率及傷亡率做邏輯回歸分析，最後得出的結論是，隨著汽車重量的下降，死亡率會隨之上升，其中特別指出，汽車若減少100磅的重量，一年將會導致額外1000人的死亡。

但是這個研究有兩個很大的問題，一是沒有考慮車輛結構方面的差異性（只簡單對不同的車體形式如轎車/皮卡做了分類處理），更關鍵的是沒有將汽車的尺寸和重量分開來單獨驗證，可以想像，一輛性能更優的奧迪A6和奇瑞QQ相撞是明顯佔優的。

很快，來自於Dynamic Research Inc. 的兩位學者Van Auken和Zellner就提出了指出了Kahane研究中的問題，並且與2002-2005年之間利用和Kahane相同的數據重新進行了多次分析，結果發現一旦將汽車尺寸與重量二者分開驗證，那麼輕量化的車身將對安全性產生正面的影響，而汽車尺寸（軸距和輪距）的減小則將對安全性產生負面影響，Kahane的研究由於將這兩個因素綁在一起分析，汽車尺寸的負面影響覆蓋了輕量化的正面影響，從而得出了完全相反的結論。

△事故死亡率與轎車尺寸/重量的相關性分析，縱軸為正表示汽車重量降低或尺寸減小對於事故率的影響，正值表示事故率上升，負值表示事故率下降。圖例中藍色為重量，黃色為軸距，紅色為輪距，灰色為同時考慮重量和尺寸

他們對輕型卡車數據（如皮卡）做同樣的分析也得到了類似的結論。主要結論如下，如果汽車重量減少100磅：

1. 對於兩車相撞時以及其他事故中的車輛耐撞性沒有明顯影響；

2. 能夠降低兩車相撞時的死亡率

3. 能夠降低車輛發生相撞事故的幾率

4. 能夠降低輕型卡車翻車或與另一輕卡相撞事故中的死亡率

5. 能夠降低輕型卡車撞擊物體（比如撞牆）的事故幾率報告同時指出能夠得出上面的結論其實是有科學道理的，因為還有一條物理定律叫做動能定理，同樣速度運動的物體，質量越大則動能越大，因此，質量較輕的車輛發生碰撞時的動能變化就小，對於乘員的傷害就會降低，而在即將發生碰撞時，質量較輕的車輛操控和制動相對更容易，也能有效避免事故的發生。

Van Auken和Zellner關於汽車尺寸，特別是軸距對於汽車安全性影響的觀點也得到了2006年另一位學者研究的支持。他的研究表明，較長的軸距和優秀的防碰撞設計是提升安全性的關鍵，如果所有的車輛的重量/軸距比降低到同級的最低水平，則事故死亡率將降低28%，油耗降低16%。
此外，2008年來自於勞倫斯伯克利國家實驗室的兩位學者Wenzel和Ross也做了一項研究來支持輕量化對安全性的正面影響。首先，他們的研究表明汽車重量與安全性的相關性很弱。

△橫軸為汽車重量，縱軸為風險因數（風險因數的定義為每年每一百萬輛車中的事故死亡率）
其次，他們通過分析不同級別車型的風險因數發現，想像中很安全的皮卡，似乎並沒有想像中那麼安全。

△縱軸為風險因數，橫軸為車體形式，其中灰色為對駕駛員本人的風險，白色為對他人車輛駕駛員的風險，可以看到其中右二的1噸級皮卡總的風險因數最高

他們的結論是：

1. 中大型轎車和小型貨車（Minivans）的安全性較高；

2. 承載式車身SUV的安全性優於非承載式車身的SUV；

3. 皮卡的安全性最低，同時對他人車輛的侵略性最高，在兩車相撞事故中，很容易導致他人死亡，但同時，皮卡本身在與靜止物體（比如牆體）碰撞的事故中駕駛員死亡率也很高
這裡的第3點相信可以揭開很多人心中的疑惑，對於兩車相撞得的情況，如果兩車的尺寸和重量相差過大，比如普通乘用車和集卡相撞，那乘用車還是凶多吉少，這也是Kahane研究結論中的可取之處。但從汽車輕量化的角度來說，更多考慮的是在某一輛汽車本身的演進過程中，重量變化對於安全性的影響，在這種情況下，由於車身尺寸這一因子沒有發生較大變化，那麼輕量化是對提升安全性有好處的，這也是後來幾位學者研究結果想要傳遞的主要信息。

由此可見，汽車安全與否，最關鍵的還是看車身的安全性設計和尺寸。

一方面，隨著汽車設計水平的不斷提高，比如CAE模擬設計，車身的整體結構更加優化，力學傳導特性更合理，結構件的改變，都能有效提升車身的強度和剛性；

而隨著高強度鋼、鋁合金、鎂合金以及複合材料（如碳纖維）的應用，能夠在車身的關鍵節點，如A/B

柱，車門側面等位置提供更好的保護，同時大大降低了零件本身的體積和重量。

另一方面，對於較大的車身尺寸，有助於潰縮區域的結構布置，提供更充足的緩衝空間，在發生事故時，較大的乘員艙空間也有利於駕駛員和乘客的逃生，亦便於他人施救。
當然，除此之外，影響汽車安全的因素還有很多，比如現在越來越成熟的主動安全技術。因此對於消費者來說，還是要根據具體車型來進行選擇，如果說真要有什麼基本原則的話，就是買一輛車身結構更好的大車。但是並不絕對啊，你看MINI那小身板也剛拿了IIHS的頂級安全認證呢。

這篇文章具體說明了輕量化的必要性，所謂危害是脫離工程師設計初衷的，如果有危害，工程師們也會避免，都不傻的。原文傳送門為什麼最輕的中級車居然是美系的？ - 汽車

現在有一個奇怪的現象，遇到不明就裡的新科技新技術新工藝，大多數人第一反應就是這個不行吧，有害吧。包括車身輕量化，包括轉基因技術，甚至包括空調

不知道題主遇到這些問題是什麼反應，其實我很多時候也是這樣。

可能是被國人耍小聰明偷工減料豆腐渣工程弄得神經過敏了，覺得用料足重量大不計成本才是安全

但是仔細一想，這樣其實挺沒有科學素養的，也挺對不起工程師們材料學研究者們的辛勤付出。

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其實要搞清一件事物的影響與利弊，首先要弄明白原理。

車身輕量化的主要下手點在車架，因為很多小零件減重也減不了多少，效費比太低，

車架輕量化一般從兩個角度下手

1、結構

2、材料

1、結構

舉個例子，相同粗細的竹竿和木棍，抗彎折能力相差無幾

類比到車架與零件的架構，在受力較輕部位開個孔減少些材料，對強度影響基本可以忽略，完全是在可控範圍之內

（圖來源於百度搜索）

2、材料

材料學是一門博大精深的科學，外行人基本看不懂才會覺得很簡單（其實很多學科都是）

承載式車身除了傳統鋼結構以外，越來越多的廠商開始嘗試鋁合金車架，鋁本身是一種比較軟的金屬，但是在冶煉過程中加入鎂、鈦等元素形成鋁合金，強度會大大增加，一個身邊的例子就是iPhone 5 的機身是鋁，iPhone 6是6000系列鋁合金，到了iPhone 6s和7就是7000系列鋁合金，這三種材料強度有明顯的差異

像捷豹，資料我沒查，但很多修車的師傅說，捷豹的車身骨架如果發生事故，是沒法通過鈑金修復的，只能切一段下來，換一段焊上去，維修成本和維修效果會大打折扣，這可以說是車身輕量化帶來的一個壞處吧（但是傷及車架的事故已經算是大事故了，日常駕駛中，發生的概率不會很大）。但其實這也側面說明了輕量化鋁合金材料鍛造車身的可靠性。

另外用的比較多的可能就是碳纖維，更輕更堅固的材料，BBC曾經有一個小記錄片，說F1賽車的，裡邊講一根碳纖維傳動軸，比同樣的鋼製傳動軸輕很多很多，但是能承受的扭矩卻是鋼軸的幾倍，當然造價非常高了，而且碳纖維車身基本也是不可修復的，壞了我也不知道該怎麼辦

其實航空領域更加註重材料輕量化研究，而飛機製造的特殊需求，決定了航空材料必須同時在結構和材料上不斷攻堅

民用車的話，其實受制於成本，更多採用的是鋼結構優化的方式減輕重量，特別是常見的家用車，用鋁合金可就太貴了

至於鋼結構減重，每一款車型的鋼結構力學模型都要做很多次檢驗，而減重方式減重位置受力潰縮方式都在實驗室中不斷進行著開發，成熟的方案才能拿出來實車實驗，實車實驗沒問題才能上流水線，當然也不排除某些車企車架子出廠都左右不平，買這些車企的車就是拿血汗錢開玩笑。

總之，技術沒問題，重量這個東西，只要工程師敢減，車企敢造，車企老闆不虧心的情況下，各種cap安全評價能過，買回來的都是沒問題的。

補充一點，特別重的車，不僅耗油，加速費力，關鍵是剎車距離長啊！參考超載大貨車，其實我挺想不通那些說車越重越安全的人怎麼想的，想車變重那在底盤上灌注混凝土啊～把輪轂中間縫隙用混凝土填滿啊～把手套箱扶手箱車門都用混凝土灌滿啊～不僅重還結實不變形呢！另外還有那些認為覆蓋件鐵皮薄車就不安全的，咋想的。

謝邀

我一個行業外的愛好者，能夠想到輕量化帶來的問題的就是影響乘坐舒適性。

原因：

車身質量分簧載質量和簧下質量，簧載質量就是需要彈簧支撐起來的那部分，佔了整車質量的絕大部分。

一般來說，在同樣的調教下和整車質量下，簧載質量與簧下質量之比越大，懸掛在處理地面的震動、彈跳的時候，對簧載部分的影響就越小。

具體可以感受一下，自己開一輛車，在空載和滿載下感受到的地面震動會不一樣。

簧載質量是整車質量的主要部分，輕量化也相對容易，而簧下質量部分的輕量化往往就不太容易。

這種情況下，輕量化後，要麼想辦法也減掉點簧下質量（常見的方法是鋁合金懸掛件），要麼就要更精心的把懸掛調教好。

至於輕量化的好處，那就太多太多了：

同樣的動力水平下，質量越小，加速越好；

同上，質量越小，油耗越低，因為同等情況下動力需求更少了；

同樣的剎車性能要求下，質量越小，需要的制動力就越小；

同上面一樣，因為質量更小，同樣車速下車身動能更小，碰撞的破壞力越小；

質量越小，操控就越容易做得好；

等等

這些比起來，輕量化帶來的問題幾乎是微不足道的。

另外說到節能減排方面，有的時候是政府在鞭策車企，車企不得不做啊。

壞處是貴，研發成本，製造成本，後期鈑金成本有可能更高，比如鋁車架和車身修復成本比鋼的要高

在一汽工作的我來說一說。輕量化是大勢所趨，最大的優勢就是省油，在油價居高不下的今天，省油就意味著市場份額。大學時跟著導師做的課題是鎂合金輪轂的焊接，可見輕量化的大潮不可阻擋。

缺點當然也有，首先，目前的輕量化材料，鎂合金也好鋁合金也好，還不能完全達到目前鋼材所能達到的受力程度，材質還是偏軟。

其次，成本高。除去研發成本不談，還有材料自身成本，加工成本……現在的鋼材比白菜便宜，出廠價最低跌到過2000一噸，有興趣的可以去看看鋁材和鎂材。而且在加工時鋁材和鎂材也因為金屬性比鐵強而對加工時的溫度等條件要求苛刻防止氧化。而且，鎂鋁的延展性不如鐵，如何在衝壓時保證質量也是一個難題，因為我學的不是模具方向，不是很懂，沒法說的很透徹。說說焊接方向的，鎂鋁焊接是焊接學術上的一個難題，因為它們金屬性強，再結晶溫度低，最缺德的是氧化物還不導電。鋁合金目前使用直流反接的電源下TIG和MIG焊都可以勉強做到焊起來，高溫下材料氧化極其嚴重，所以接頭質量和晶體狀態無法保證，而鎂合金金屬性比鋁還要強。在不需要顧及成本的航空航天上，鋁鎂應用廣泛，但多用摩擦焊或者乾脆鉚接。在現代汽車生產中，多用點焊屬於電阻焊，但是電阻焊的溫度不比電弧焊低，又沒有類似電弧焊的保護措施，產生的問題大同小異甚至會更嚴重。

第三，對汽車設計的要求。輕量化車身會帶來在高速行駛時車會發飄。接觸過基礎的流體力學的人觀察下汽車的縱截面會發現類似於機翼。在使用的材料是笨重的鋼材時，會產生一定的向上的壓力起到節能的作用。而鎂鋁合金本身很輕，空氣浮力會對車產生多大的影響，我沒做過相關的研究，不好說。

為了像特斯拉這樣喪心病狂地塞電池的純電動車減重。否則懸掛吃不消。

輕量化的好處多多，但我想來，不嚴謹是最大的問題。大家都知道，國內企業都是唯市場論。產品經理面對的周期很短。他們大家都急著上市。輕量化的兩個主要方向，一個是減材料，大家理解中的變薄。一個是新材料。如果企業不嚴謹，可靠性和安全性上勢必打折扣。說白了，企業會拿著市場放試驗場。這事，國內做得多了。

對於輕量化來說，很難說現在的技術會引起什麼潛在的隱患。只要合理的使用該技術，我們基本上看不到有什麼弊端。

另外，汽車輕量化技術所帶來的好處不僅限於節約能源。

通過輕量化技術，人們開始研究並掌握更多的結構設計方法和理論，更多地了解其他它金屬材料和非金屬材料的工程特性及加工工藝流程，同時，新的輕質高強材料不斷被發現，這些技術會進一步促進相關材料、化工、機械等領域的發展。同時，使我們的社會變得更加美好。

當然，任何技術的發展，若無序無規劃，都會帶來負面的影響，汽車輕量化也不例外。

但是，通過技術的進步，負面影響會逐漸消除。

所以，技術本身無罪，關鍵在於人們怎麼用。

1、輕量化的車身在碰撞中對其它物體造成的傷害可能就要小很多。因為質量小了，同樣車速，動能就小了，碰撞的能量就小，從這個角度來說，輕量化的汽車在碰撞中對被碰對象的傷害要少，對自己的傷害也少。再加上更加先進的結構設計和材料等，至少我沒有看到輕量化的在碰撞安全中的缺點。

2、因為不是專業搞輕量化的，但是總感覺輕量化會影響駕駛體驗，比如高速穩定性（當然可以通過空氣動力學優化，但是車重的話，不就省了嘛）

非專業領域，請指教

這個不好說，個人認為，材料的輕量化不能代表強度就不夠。看設計師怎麼妥協了，不能說現在的車結構就不如以前好。但是因為減少成本而偷工減料顯然啊不是好現象，題主可能是當心這個。汽車工業發展這麼多年整體安全係數絕對是在不斷的提高的。不用擔心這個問題了

好處不說了，壞處是我朝懂車人民一定會噴車輕鐵皮薄沒鋼樑沒良心，關門聲不立體，車脆移動棺材等。