復合材料原型車的開發(fā)

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復合材料原型車的開發(fā)

鑒于汽車排放和燃油效率的嚴格規(guī)定，迫使汽車工業(yè)朝著輕量化設計的方向發(fā)展。因此，汽車結(jié)構(gòu)中碳纖維復合材料的使用比例開始增加。但是，目前對車用復合材料的研究多局限于針對復合材料開發(fā)過程的研究，對設計參數(shù)的選擇不能反映整車的真實情況。此外，復合材料和金屬材料之間力學特性、失效模式以及設計制造方面的差異，使得適用于金屬材料汽車結(jié)構(gòu)設計理論不能直接用在復合材料汽車結(jié)構(gòu)設計中。因此，需要開發(fā)一個指導復合材料原型車設計的快速且高效方法。

結(jié)合慕尼黑理工大學和南洋理工大學對復合材料汽車結(jié)構(gòu)的分析，從汽車結(jié)構(gòu)類型、復合材料選擇和制備、車身結(jié)構(gòu)設計、復合材料座椅設計、復合材料車門設計、復合材料零部件設計、常規(guī)材料零部件設計、復合材料之間連接及復合材料與金屬材料連接設計、零部件強度及車身結(jié)構(gòu)強度模擬等方面進行了研究。應用復合材料制備原型車時需要注意：①組成車身構(gòu)件的層壓板中，含有復合材料纖維組成的鋪層至少50～80層，以發(fā)揮復合材料鋪層對稱均衡的優(yōu)勢；②復合材料纖維鋪層的鋪設角度設定為±45°，以減少鋪層間和層內(nèi)的剪切應力；③幾何形狀變化過大的區(qū)域應避免鋪層出現(xiàn)高度重疊；④應至少含有占總量10％的鋪設角度為90°的鋪層，以避免受熱時產(chǎn)生過多的膨脹變形；⑤鋪層合成層壓板的最高工作溫度應低于復合材料纖維的變形溫度10℃；⑥使用粘結(jié)的方式實現(xiàn)復合材料之間的連接，以最大限度降低復合材料連接邊緣處的剝離應力；⑦復合材料與鋁制構(gòu)件連接處需要添加一個防腐蝕襯墊。

Sebastian Bender et al. SAE 2015-01-0723.

編譯：李臣