汽车复合材料结构渐进失效情况的建模与仿真



汽车复合材料结构渐进失效情况的建模与仿真

复合材料由于其质量较轻和力学性能良好，因此已成功地将其应用于航天工业。但碳纤维增强塑料在汽车工业中的使用量依然局限于某些特定的用途，对于汽车底盘零部件的相关应用仍然没有一个可靠的解决方案。然而，汽车制造商和一线供应商始终保持着对设计高质量终端产品的投入，以确保设计的轻量化零部件具有较高的安全性和可靠性，以实现良好的燃油经济性。碳纤维增强塑料是一种代替传统金属材料的典型汽车复合材料，但在对汽车原有零部件进行轻量化的过程中，需要对原有部件进行重新的设计仿真验证。事实上，在不满足线性假设条件的某些环境下，复合材料会表现出相当丰富且复杂的材料特性，因此传统汽车工业比较保守的设计方法往往会否定许多复合材料潜在的优点。基于在航空航天工业领域的设计研究经验，阐述了如何使用先进的计算机辅助工程设计软件来进行汽车高性能复合材料结构的设计，这包括一套完整的高精度建模与仿真方法，以精确模拟材料结构受力的非线性行为，比如复合材料中损伤发展的问题、表层脱落和层内渐进损伤等问题。针对上述问题的建模仿真都是基于连续损伤力学的，利用材料在微观水平下损伤变量与刚度之间的影响关系，通过有限元软件SAMCEF来实现。

Michael Bruyneel. SAE 2014-01-0962.

编译：张苏铁