汽车前保险杠轻质材料的选择和部件制造技术



汽车前保险杠轻质材料的选择和部件制造技术

在汽车轻量化设计中，前保险杠是最具有优势的汽车子系统之一。详细分析了轻质复合材料应用于前保险杠碰撞和保险杠梁的设计。集成碰撞盒和保险杠的创新设计提高了其耐撞性。该材料解决方案是从组件成本和生产过程的有效性角度提出的。在保险杠梁的3种材料应用中，进行了准静态的冲击试验。3种材料分别为玻璃纤维毡增强热塑性塑料（GMT）、内含织物的玻璃纤维毡增强热塑性塑料（GMTex）和具有单向型玻璃纤维层的增强热塑性塑料（GMT-UD）。主要参数有冲击能量、峰值负荷、耐撞性、能量吸收和刚度。这些参数作为所提出的材料解决方案与挤压成形钢铁解决方案进行对比的评价指标。通过有限元分析对预测结果进行了评价，并与其它现有的解决方案进行了比较分析，证明了所提出的创新轻质材料的设计理念和解决方案的有效性。

有限元分析结果如下。①GMT的抗拉强度最低。试验结果显示，包含单向纤维的GMT纵向抗拉强度提高了125%，但其横向抗拉强度却减小了11%。②GMTex和GMT-UD在横向和纵向上的抗拉伸强度都提高了117%。③与抗拉强度相比，抗压强度对材料结构的变化不敏感。④冲击试验表明，与其它材料相比，GMTex具有最高的吸收能量、最小的峰值反应力。⑤数值预测显示，在模具成形的集成保险杠-碰撞盒方案中，GMT-UD表现出更好的性能，具有最小负荷峰值和可控的断裂行为。⑥一般来说，从低速冲击试验和数值预测的结果可以为轻量化复合材料汽车保险杠系统的创新和模块化提供有价值的信息。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第120期

作者：G. Belingardi et al

编译：王维