复合材料原型车的开发



复合材料原型车的开发

鉴于汽车排放和燃油效率的严格规定，迫使汽车工业朝着轻量化设计的方向发展。因此，汽车结构中碳纤维复合材料的使用比例开始增加。但是，目前对车用复合材料的研究多局限于针对复合材料开发过程的研究，对设计参数的选择不能反映整车的真实情况。此外，复合材料和金属材料之间力学特性、失效模式以及设计制造方面的差异，使得适用于金属材料汽车结构设计理论不能直接用在复合材料汽车结构设计中。因此，需要开发一个指导复合材料原型车设计的快速且高效方法。

结合慕尼黑理工大学和南洋理工大学对复合材料汽车结构的分析，从汽车结构类型、复合材料选择和制备、车身结构设计、复合材料座椅设计、复合材料车门设计、复合材料零部件设计、常规材料零部件设计、复合材料之间连接及复合材料与金属材料连接设计、零部件强度及车身结构强度模拟等方面进行了研究。应用复合材料制备原型车时需要注意：①组成车身构件的层压板中，含有复合材料纤维组成的铺层至少50～80层，以发挥复合材料铺层对称均衡的优势；②复合材料纤维铺层的铺设角度设定为±45°，以减少铺层间和层内的剪切应力；③几何形状变化过大的区域应避免铺层出现高度重叠；④应至少含有占总量10％的铺设角度为90°的铺层，以避免受热时产生过多的膨胀变形；⑤铺层合成层压板的最高工作温度应低于复合材料纤维的变形温度10℃；⑥使用粘结的方式实现复合材料之间的连接，以最大限度降低复合材料连接边缘处的剥离应力；⑦复合材料与铝制构件连接处需要添加一个防腐蚀衬垫。

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

编译：李臣