汽车多种复合材料结构开发

汽车多种复合材料结构开发

由于汽车行业被认为是世界能源消耗和污染物排放的主要来源，因此各个国家都制定了相应的法规，以限制汽车的能源消耗和污染物排放。汽车轻量化是降低汽车能源消耗和污染物排放的有效措施。未来汽车不仅作为一种交通工具，还将成为人们工作和休息的场所。对此，克莱姆森大学的国际汽车研究中心与通用汽车启动了一项名为Deep Orange的工程，该工程意在通过使用多材料复合结构开发出适合年轻人使用的城市汽车。

目前，Deep Orange工程已经实施了5期，正在进行的是Deep Orange工程的第6期。在第6期工程中，设计了灵活高效的清洁动力系统，可行的轻量化结构工程以及尽可能低的成本。因而，第6期工程在实现清洁动力系统时采用纯电动汽车架构。在实现轻量化结构工程时，则采用碳纤维复合材料。由于碳纤维复合材料的成本较高，因此为降低成本则采用碳纤维复合材料与金属基复合材料两种材料。应用时，首先将这两种复合材料应用在车身覆盖件中，并加工成薄层；之后将这两种复合材料薄层进行交替铺设，并将整车质量作为目标函数、不同覆盖件的厚度作为优化变量、汽车的碰撞安全性要求作为约束条件，采用近似优化算法进行优化，确定多种复合材料覆盖件的厚度；最后，对设计后的汽车模型进行整车刚度的有限元分析，并制造实车原型进行联邦汽车安全标准（FMVSS）中规定的正面碰撞测试。

Christopher Flegel et al. SAE 2016-01-1334.

编译：李臣