基于碳斜紋織物復合材料的電動汽車車身結構輕量化設計

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基于碳斜紋織物復合材料的電動汽車車身結構輕量化設計

復合材料與金屬材料相比，其微觀結構不均勻性和性能復雜性使得其設計更具挑戰性。本文旨在開發一種預測碳斜紋織物復合材料的三維彈性模型，該材料將應用于電動汽車車身結構耐撞性分析。通過光學顯微鏡測量T300碳斜紋織物復合材料的顯微組織，獲得其幾何參數，建立了層壓復合材料中代表性體積單元的有限元模型，并應用均化技術描述材料的彈性特性。將數值模擬結果與單軸拉伸和三點彎曲試驗結果進行比較。將這種材料的本構模型應用到電動汽車車身結構頂部和側桿沖擊碰撞的試驗研究中。頂部碰撞試驗中，給剛性試驗壓板頂部施加一個沖擊力，隨著剛性試驗臺板的向下運動，頂部接觸反作用力隨著位移的增加而逐漸增加；側桿試驗中，將車體加速到29km/h，與剛性圓柱接觸深度達254mm，撞擊位置定位在乘員的質心位置，針對不同的撞擊高度，比較模擬結果。研究表明，利用彈性特性計算得到的層壓板變形行為與拉伸和彎曲試驗結果吻合良好，最大相對誤差為4.04%和7.79%。車身采用碳斜紋織物復合材料相比之前采用的玻璃纖維增強塑料，其質量減輕28%。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2013年第97期

作者：Qiang Liu

編譯：李曉娜