[車身輕量化] 碳纖維復合材料汽車B柱中部支撐板設計與分析

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【汽車輕量化在線】摘 要:通過對碳纖維復合材料(CFRP)結構設計及流程進行了簡單論述,以汽車 B柱中部支撐板為研究對象進行碳纖維零部件優化設計,并對其進行零部件級仿真分析和整車側面碰撞性能分析。綜合對比所有分析工況結果和金屬中部支撐板重量減重55%情況,碳纖維復合材料輕量化設計方案的B柱中部支撐板達到了最佳的減重指標。
關鍵字:碳纖維復合材料;B柱中部支撐板;設計與分析
引言
當前汽車行業面臨的挑戰是,汽車產量與保有量的不斷增加加劇了能源、環境、安全等方面的問題。因此開發制造節能、環保的汽車是各企業發展的主要方向,但就當前技術而言,采用汽車輕量化技術是實現降低油耗和減少排放的最有效措施之一。汽車輕量化作為有效的節能和環保的有效措施,在近十年來成為汽車行業大力發展的趨勢。
汽車輕量化的一種重要技術路徑就是應用新工藝和新技術的新型復合材料,其以高強度、低密度的碳纖維增強復合材料替代金屬在輕量化上有極大的優勢。碳纖維復合材料除保留原有的材料特性外,通過設計可以使各組分材料彼此關聯,性能互補,獲得綜合性能具有單一材料難以比擬的優異性能。碳纖維復合材料具有輕質高強、可設計、抗疲勞和損傷、耐腐蝕、整體成型、結構和功能一體化、減振性好、熱膨脹系數小等優點,作為節能和新能源汽車領域的重要發展方向。
1 CFRP結構設計流程
碳纖維復合材料結構設計是一項需要考慮原材料組分的性能和質量、原組分材料的比例和復合工藝、復合材料界面粘接和處理等眾多性能和質量因素的設計工作。經過這幾年的在汽車行業的推廣,碳纖維復合材料設計使用方法主要為一般設計法和等代設計法。其中等代設計法是以原材料的結構件定位設計目標,保持原設計基本變量不變,根據需要選擇替換的碳纖維復合材料,適當修改結構參數,增加或減少構件,達到目標效果。在復合材料結構方案設計過程中,等代設計通常按照等剛度原則進行產品設計,然后在通過強度驗證。通常,碳纖維復合材料產品開發結構設計流程為:

圖1 碳纖維結構設計流程圖

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來源:期刊-《汽車實用技術》;作者:陳偉,朱小鎮;單位:(眾泰汽車工程研究院,浙江 杭州 310018)

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沙發
 樓主| 發表于 3 天前 | 只看該作者
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