碳纤维复合材料保险杠防撞梁强度分析

以碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)为研究对象,提出了基于Digimat和Abaqus联合仿真的CFRP保险杠防撞梁结构强度分析方法。开展了不同载荷方向的拉伸和压缩力学性能试验,建立考虑拉压不对称的多尺度材料本构模型,对CFRP防撞梁的拖钩强度工况进行渐进失效分析,并通过部件级试验进行了验证。     

碳纤维复合材料导流罩轻量化设计技术研究

为满足商用车轻量化发展需求，从材料轻量化角度出发，将某款商用车驾驶室的玻璃钢顶导流罩替换为碳纤维环氧树脂基复合材料（CFRP）顶导流罩，实现了降重30%的目标，同时性能指标达成，甚至优于原玻璃钢顶导流罩；基于3D-Hashin复合材料失效准则和Cohesive分层失效准则，建立了CFRP基本力学性能仿真模型，并通过与试验结果进行对比，验证了模型的有效性与材料参数准确性；通过优化碳纤维复合材料层合板的铺层角度设计，建立顶导流罩有限元模型，将两种材料的约束模态和刚度进行对比分析，结果表明：与原玻璃钢顶导流罩相比，碳纤维复合材料（CFRP）顶导流罩在显著降重的基础上，约束模态和平均刚度均有所提升，且满足强度性能指标。     

多孔介质叠层梁建模及动力学特性研究

多孔材料的应用日益广泛,但受自身特殊孔隙结构的限制,多孔材料的强度不高。在多孔介质材料表面敷设碳纤维布可以同时得到多孔介质材料优异的综合性能和碳纤维布的高强度。敷设碳纤维布多孔介质叠层结构的力学性能研究多采用有限元法,由于多孔材料结构的特殊性,该方法的计算精度和效率较低。文章基于Biot理论和层合理论,结合多孔介质层和碳纤维布的控制方程,考虑层间的连续性条件,推导敷设碳纤维布多孔介质叠层梁在谐激励作用下的整合一阶常微分矩阵控制方程。结合结构的边界条件,利用具有高精度的精细积分法对整合控制方程进行求解。通过与有限元模型的对比,验证了所建模型的可行性和正确性,并利用所提方法分析了敷设碳纤维布多孔介质叠层梁的动力学特性。     

CFRP圆柱螺旋弹簧强度预测理论及仿真

针对实心结构形式的碳纤维复合材料(CFRP)圆柱螺旋弹簧进行了建模分析,明确了相关的设计参数,提出了碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的强度预测理论,并进行了算例分析.将理论预测结果与仿真结果进行了比较,结果表明,理论预测值与仿真值的误差较小,该预测理论可用于碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的强度设计中.     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。     

注塑短纤维增强复合材料汽车尾门内板轻量化设计

本文中针对短纤维增强复合材料汽车尾门内板，提出一种包含材料-结构并行优化的轻量化设计流程。考虑纤维分层分布特点建立材料分层模型，在此基础上提出材料参数化本构模型，在改变材料参数时可快速预测其力学性能；根据纤维取向的分布特征，提出材料参数提取和映射方法，有效提升结构分析精度；考虑材料和结构设计变量，结合Kriging代理模型和基于边界搜索的改进粒子群优化算法，提出复合材料汽车尾门内板轻量化设计流程。最终结果，在保证多工况设计要求的同时，实现了材料和结构参数的并行优化，取得减质量10.5%的轻量化效果。     

碳纤维复合材料发动机罩轻量化设计研究

汽车车身轻量化是解决汽车节能减排的重要方法之一。碳纤维复合材料是车身最理想的轻量化材料。选择发动机罩作为典型的车身件,以发动机罩的尺寸优化分析和结构设计要求为设计前提,对碳纤维复合材料和发动机罩的结构进行设计,通过对设计后的发动机罩进行性能仿真分析,验证碳纤维复合材料发动机罩的可行性。     

国产无机纤维复合材料的性能研究

测试了3种国产无机纤维（玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维）复合材料的拉伸性能和弯曲性能,并通过有限元模拟对这3种无机纤维复合材料产品的刚度状况进行了对比。结果显示,碳纤维复合材料的拉伸性能明显高于玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料,具有优异的力学性能。碳纤维复合材料的比强度是钢材的7.65倍、铝合金的5.85倍,比模量是钢材的2.50倍、铝合金的2.60倍;与钢材相比,玻璃纤维复合材料和玄武岩复合材料都具有较好的比强度和比模量。试验表明,这3种无机纤维复合材料都是较为理想的轻量化材料。     

热塑性碳纤维/尼龙6复合材料界面优化及零件快速成型工艺研究

碳纤维复合材料具有质轻高强等优势,是绝佳的轻量化材料,但汽车常用的碳纤维复合材料以环氧树脂等热固性树脂为基体,大规模应用会面临不易回收的难题。热塑性碳纤维复合材料具有易回收的优势,但其如何提升碳纤维与热塑性树脂的界面结合力及零件成型效率是行业难题。本文以热塑性碳纤维/尼龙6复合材料为研究对象,针对商品化碳纤维/尼龙6界面相容性差的问题,创新设计一种新型的可溶性共聚酰胺上浆剂,将碳纤维/尼龙6的界面强度提升74.2%,显著提升了碳纤维/尼龙6的综合性能。同时,优化预浸料制备和连续模压成型的工艺参数,将碳纤维顶盖横梁的模压生产效率提升至3.4 min/件,满足汽车行业大批量产节拍要求。同时,碳纤维/尼龙6顶盖横梁具有极高的弯曲强度和模量,与钢制件相比轻量率达68.8%。综上,本文为热塑性碳纤维复合材料（易回收）在汽车上的批量化应用提供了创新解决方案。     

碳纤维发动机盖的性能分析及试验验证

文章以某SUV混动车型的发动机盖为研究对象,基于等刚度替换原则,选用碳纤维复合材料替代传统钢材料的方案,并通过CAE软件仿真分析其弯曲刚度、前角刚度以及中后部刚度性能指标。通过对碳纤维发盖样件进行弯曲刚度、前角刚度以及中后部刚度试验,计算得到实测刚度数据,并将其与仿真结果对比分析,为碳纤维材料刚度性能目标值的设定提供了实测依据,也为碳纤维复合材料在汽车零件上的应用提供了参考方向。     

碳纤维增强技术在旧桥加固中的应用

碳纤维片材具有高强轻质、抗腐蚀、耐老化等卓越的性能,是桥梁加固修复工程的一种新材料。结合湖北某桥加固修复工程,阐述碳纤维片材的性能和施工工艺以及取得的效果。     

碳纤维复合材料在钢筋混凝土公路桥翻修中的应用

介绍了一座三跨钢筋混凝土公路高架桥翻修过程中新材料和新技术的应用。在分析桥梁结构、加固和拓宽桥面的过程中,充分考虑了能够满足新的设计要求的新型复合材料的使用。文章描述了为达到设计强度、黏结力和锚固力而采用的加固方法和碳纤维增强聚合物的应用技术。     

碳纤维筋喷浆法加固石拱桥技术分析及应用

提出以碳纤维筋和高强聚合物砂浆为补强材料的一种加固石拱桥的新方法。通过对碳纤维筋喷浆加固机理和力学特点的分析,明确了石拱桥偏心受压构件加固补强的计算方法,给出具体实施技术要点,并进行实际工程应用验证。结果表明,碳纤维筋喷浆加固的桥梁可有效提高承载能力,同时也可改善结构的耐久性,有较好的推广应用价值。     

车用复合材料新技术及在汽车上的应用

随着科学技术的发展,具有轻质、高强度、耐腐蚀、易合成型等优点的非金属材料越来越多的取代传统的金属材料,在汽车上得到了应用。为了使有关人员了解车用复合材料新技术,文章阐述了车用复合材料的特点、功用和性能,介绍了几种研发中的车用复合材料（如碳纤维强化塑料、玻璃纤维增强塑料、纤维增强金属和金属一塑料层叠材料）及复合材料在车身和悬架等系统上的应用实例;同时指出了车用复合材料未来的发展趋势。     

软化仪表板骨架材料的制备和性能研究

根据软化仪表板的性能要求，选定木质纤维增强复合材料做仪表板骨架材料，采用正交试验方法研究了材料的组分和固化工艺参数，并对影响材料性能的纤维含量、纤维预处理和固化工艺参数分别进行了研究。根据复合板的性能选定了最佳参数值。     

汽车用碳纤维复合摩阻材料的摩擦磨损特性研究

在采用正交设计优化碳纤维复合摩阻材料的基础上，针对汽车制动器衬片的实际工况，研究了碳纤维复合摩阻材料的摩擦磨损特性及磨损机制分析了碳纤维含量、强度及表面状态等对磨损机制的影响。研究结果表明，碳纤维复合摩阻材料的磨损性能、工作寿命及抗热衰退性能均明显高于传统的石棉摩阻材料。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的受弯性能分析

目前,钢筋混凝土结构面临的最大问题是结构受损后的加固。其中,碳纤维增强复合塑料作为一种新型的加固材料在混凝土桥梁结构中运用越来越多,对钢筋混凝土桥梁的加固效果明显。     

混合变参数振动钻削纤维增强复合材料的研究

根据纤维增强复合材料钻削分层临界力及钻削轴向力的理论模型,提出了混合变参数振动钻削纤维增强复合材料的新工艺,并给出了该工艺的实现方法。对碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料进行了验证试验。根据钻削过程中不同阶段分层临界力的变化情况,实时地改变钻削参数和振动参数,在保证不出现钻削分层的前提下取得最佳的孔加工质量和生产效率,试验结果与理论分析吻合。