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復合材料原型車的開發(fā)

鑒于汽車排放和燃油效率的嚴格規(guī)定，迫使汽車工業(yè)朝著輕量化設計的方向發(fā)展。因此，汽車結構中碳纖維復合材料的使用比例開始增加。但是，目前對車用復合材料的研究多局限于針對復合材料開發(fā)過程的研究，對設計參數(shù)的選擇不能反映整車的真實情況。此外，復合材料和金屬材料之間力學特性、失效模式以及設計制造方面的差異，使得適用于金屬材料汽車結構設計理論不能直接用在復合材料汽車結構設計中。因此，需要開發(fā)一個指導復合材料原型車設計的快速且高效方法。

結合慕尼黑理工大學和南洋理工大學對復合材料汽車結構的分析，從汽車結構類型、復合材料選擇和制備、車身結構設計、復合材料座椅設計、復合材料車門設計、復合材料零部件設計、常規(guī)材料零部件設計、復合材料之間連接及復合材料與金屬材料連接設計、零部件強度及車身結構強度模擬等方面進行了研究。應用復合材料制備原型車時需要注意：①組成車身構件的層壓板中，含有復合材料纖維組成的鋪層至少50～80層，以發(fā)揮復合材料鋪層對稱均衡的優(yōu)勢；②復合材料纖維鋪層的鋪設角度設定為±45°，以減少鋪層間和層內的剪切應力；③幾何形狀變化過大的區(qū)域應避免鋪層出現(xiàn)高度重疊；④應至少含有占總量10％的鋪設角度為90°的鋪層，以避免受熱時產(chǎn)生過多的膨脹變形；⑤鋪層合成層壓板的最高工作溫度應低于復合材料纖維的變形溫度10℃；⑥使用粘結的方式實現(xiàn)復合材料之間的連接，以最大限度降低復合材料連接邊緣處的剝離應力；⑦復合材料與鋁制構件連接處需要添加一個防腐蝕襯墊。

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

編譯：李臣