車輛復合材料夾層結(jié)構(gòu)的輕量化設計

現(xiàn)代車輛通過使用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)來減輕車重，而復合材料夾層結(jié)構(gòu)具有剛度大、質(zhì)量輕等突出優(yōu)點，因此在汽車上得到了廣泛的應用。斯圖加特車輛概念研究所的輕量化和混合設計部門與3A復合材料核心材料機構(gòu)合作，開發(fā)了一種實現(xiàn)汽車輕量化的復合材料夾層結(jié)構(gòu)。夾層結(jié)構(gòu)是由較薄的面板和較厚的芯子膠接而成，其中，面板是主要的承載者，采用強度和剛度都較高的材料，主要承受側(cè)向負荷和平面彎矩；而夾芯主要承受剪切力，采用密度較小的材料，起到減輕質(zhì)量的作用。

對材料和部件進行壓力和平面測試，并根據(jù)測試的材料值確定不同載荷下夾層結(jié)構(gòu)的性能。對通用材料夾層結(jié)構(gòu)進行測試并驗證其變形行為，同時檢查夾芯材料對變形行為的影響。以電動汽車底盤結(jié)構(gòu)為研究對象，運用多載荷約束夾層結(jié)構(gòu)輕量化設計方法對其進行輕量化研究，在靜態(tài)和動態(tài)測試中觀察其結(jié)構(gòu)的變形行為。測試結(jié)果表明，由于采用復合材料夾層結(jié)構(gòu)方式設計的結(jié)構(gòu)件具有較高的結(jié)構(gòu)剛度和強度，并具有較高水平的能量吸收能力，因此在保證車輛穩(wěn)定性的前提下，夾層結(jié)構(gòu)輕量化設計的效果良好。

未來的研究需對夾層材料和結(jié)構(gòu)的性能進行實際的試驗驗證，并需要對泡沫材料、夾芯部件和夾層部件進行更多的測試。此外，還必須檢測匹配的接合技術(shù)，以保證夾層結(jié)構(gòu)的性能。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2016年第879期

作者：Simon M.Brückmannet et al

編譯：趙喚