用于制作發(fā)動機罩的碳纖維復合材料

刊名：Thin-Walled Structures（英）

刊期：2016年第99期

作者：Azzam Ahmed et al

編譯：劉歡

由于城市人口的增加和私家車數(shù)量的增加，因此導致道路交通事故、行人受傷和死亡人數(shù)增多。為了解決該問題，發(fā)動機罩的材料一直是汽車行業(yè)的一個關鍵點。最常見的發(fā)動機罩材料是鋼、鋁，最近，復合材料以其對行人安全的優(yōu)點使其被應用于發(fā)動機附件。建立了發(fā)動機罩的有限元模型、行人頭部沖擊模型，復合材料層板和夾芯復合板都是采用Abaqus軟件創(chuàng)建的。仿真結(jié)果表明，復合板、夾芯復合板和發(fā)動機罩的有限元建模能有效預測行人頭部損傷和變形模式。此方法可作為車輛、行人安全評價及相關開發(fā)的一種適用工具。

研究了不同結(jié)構(gòu)碳纖維發(fā)動機罩的有限元建模方法，以及不同結(jié)構(gòu)碳纖維發(fā)動機罩對行人頭部碰撞損傷的影響。由于使用復合材料層壓板和夾層板不消耗建模時間，容易得到優(yōu)化的堆積序列，因此可以利用其獲得行人安全的發(fā)動機罩（外部和內(nèi)部）的結(jié)構(gòu)。研究中使用了ABAQUS/Explicit軟件，某些結(jié)構(gòu)（成人頭型、復合材料板、夾芯復合板和發(fā)動機罩）已被用來預測車輛罩蓋發(fā)生碰撞的風險水平。復合層壓板和夾芯復合板用來觀察行人頭部撞擊到發(fā)動機罩時頭部損傷的結(jié)果（變形、沖擊能量和吸收能量）。仿真結(jié)果表明，［0/90，±45］2層結(jié)構(gòu)引起的HIC頭部損傷標準值減少。使用碳纖維復合材料可以減小HIC值，且相對于其它結(jié)構(gòu)罩，頭部位移增加。頭部位移最小和在夾層結(jié)構(gòu)板的情況下，［0/90，±45］2個堆疊序列結(jié)構(gòu)應用其變形能力來吸收沖擊能量。

為滿足人機工程要求，發(fā)動機罩的結(jié)構(gòu)應該柔軟，能吸收更多的碰撞能量且具有較小的變形和頭部沖擊位移。