可在线涂装的“碳纤维/钢”复合结构汽车B柱分总成的研发

为提高汽车安全性和轻量化水平,开发了一种可在线涂装的“碳纤维/钢”复合结构B柱分总成,该分总成包括钢制B柱加强板和碳纤维增强复合材料(CFRP)B柱中部支撑板,采用结构胶粘接而成。研究了真空袋压与热压罐成型工艺对CFRP层压板涂装前后性能的影响,并对“碳纤维/钢”的粘接强度、B柱分总成的刚度和强度等力学性能进行了研究,结果表明,复合结构B柱分总成在涂装前后的性能均优于传统钢制总成,CFRP中部支撑板减重64.1%。     

基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计

考虑到碳纤维增强聚合物基复合材料的特点,本文中将某乘用车B柱原钢材加强板用碳纤维材料替代,并进行优化。首先在整车侧面碰撞有限元模型的基础上进行B柱子结构模型的解耦,利用子结构动态模型进行了B柱加强板的材料替换和性能计算,确定了初始纤维板铺层和厚度;为充分发挥复合材料可设计性的优势,采用面向复合材料的结构优化方法进行了纤维复合材料的铺层厚度、角度和铺层顺序优化。对比原车结构,在抗撞性不变的前提下,碳纤维B柱加强板取得显著的轻量化效果。     

汽车用碳纤维复合材料的结构设计与加工工艺

相比于传统铝合金、高强钢和玻纤复合材料等材料,碳纤维复合材料减重效果和强度优势更加明显。在国内市场,虽然已有部分展车实现碳纤维复合材料在汽车车身局部及一些零部件上的应用,但目前尚处于样车、样件及研制品的阶段。如何开发出适用于汽车量产工艺和制造节拍的加工及连接工艺,同时降低制造成本,仍然是国内碳纤维复合材料在量产汽车领域应用的重大难点。本文介绍了碳纤维的各向异性与复合材料设计方法、加工工艺及多材料连接工艺的方法。     

连续碳纤维增强复合材料B柱加强件结构分析

文章以提升某款车型ⅡHS顶压性能为目标,进行连续碳纤维增强复合材料B柱加强件的设计,并通过有限元分析软件Hypermesh与Ls-dyna完成5种典型结构形式加强件的性能对比。5种截面分别为(a)与钣金加强板随形、(b)与内板随形、(c)拱型、(d)"凹"型与(e)帽型。对装配有相同铺层的这5种加强件的B柱进行截面分析并选用B柱子系统在ⅡHS顶压工况下横向对比其承载能力。研究发现,帽型结构截面积最大,其抗弯及抗轴向变形能力最强,承载能力最优,可为后续碳纤维加强件设计优化提供参考。     

碳纤维复合材料翼子板在某车型上的应用

随着汽车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分的管理办法制定,复合材料在汽车零部件上的应用也越来越多。对于碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)来说,其价格逐渐下降,制造工艺日益成熟。以某车型翼子板为研究对象,在保证性能要求的前提下,采用以往设计经验进行某车型的翼子板样件制作,通过Opti Struct进行仿真优化,达到零部件的最大轻量化,减重效果达到50%。     

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

利用ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试.计算与试验对比表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可比钢板弹簧减重约63％.     

帝斯曼不断推进汽车零部件轻量化

<正>荷兰皇家帝斯曼集团日前推出了一款针对结构和半结构产品的定制化解决方案,在其先进的聚酰胺系列中植入各种连续纤维增强材料。通过与多家行业合作伙伴携手,帝斯曼成功开发出多款高级热塑性复合材料,将主要应用于汽车行业。基于帝斯曼EcoPaXXTMPA410、Akulon PA6和Stanyl PA46的碳纤维复合材料,能够大幅减轻汽车车身和底盘零部件的重量,而玻纤增强复合材料则主要针对半结构零部件的减重。无论是何种材料,更轻盈的汽车零部件都能有效提     

基于析因实验的B柱简化模型结构参数分析

本文以B柱简化模型为研究对象,利用MINITAB软件,基于析因实验对简化模型截面几个结构参数进行了分析,并得出其影响趋势与影响程度。以期为今后碳纤维复合材料结构件的结构设计提供参考。     

碳纤维复合材料缓冲梁的设计研究

以某款电动车的缓冲梁为例,探讨了连续碳纤维应用于缓冲梁的一种设计方法,阐述了具体的设计。在此基础之上,采用有限元分析方法对其低速碰撞进行仿真分析。结果表明,碳纤维复合材料缓冲梁能够满足该电动车低速碰撞的要求,同时实现了25%的减重效果。     

基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究

为了研究高强钢零件在汽车B柱上应用的可行性,采用有限元分析方法分析了汽车B柱的静力工况和碰撞性能。为弥补高强钢零件直接替换方案导致的刚度等性能损失、提高高强钢零件的应用性能,通过总成拓扑优化、加强板的形貌优化和尺寸优化等提出了可行的结构优化流程和性能研究方法。经试验验证,优化方案满足了B柱减重和结构性能的要求。     

CFRP-钢超混杂结构共固化成型分析与优化

采用碳纤维增强聚合物(CFRP)-钢超混杂复合结构对某电动汽车B柱进行轻量化设计。由于不同材料性质的差异,导致成型过程中不可避免地会出现残余应力和固化变形,影响零部件的力学性能和尺寸精度。为此,本文中通过有限元法分析了CFRP-钢超混杂复合U型结构热模压共固化成型过程,其中复合材料固化过程采用CHILE预测模型。在保证成型效率的前提下,对固化工艺参数进行了优化。结果表明,通过工艺参数的优化可有效地减小CFRP-钢超混杂共固化成型U型结构的残余应力和固化变形。     

基于汽车外饰零件碳纤维成型工艺研究

正碳纤维复合材料是指碳纤维和树脂经过复合工艺制成的一种多组分材料。早期的碳纤维复合材料主要用于军事领域。随着材料性能的提高、成型工艺的不断成熟及价格成本的下降,碳纤维复合材料被越来越多的应用到一般工业领域。碳纤维复合材料比钢铁轻50%,比铝材轻30%,减重效果明显[1],其中,伴随着全球节能减排和环保的大趋势推动,     

碳纤维复合材料在汽车前地板下纵梁加强板应用初探

为了探究碳纤维复合材料在结构件上应用的可行性,选取前地板下纵梁加强板作为研究对象,分别选取了两套树脂体系(低温型碳纤维增强树脂基复合材料及高温型碳纤维增强树脂基复合材料)进行了对比试验。通过此项目掌握了车用碳纤维复合材料应用于前地板下纵梁加强板的主要性能评价方法。也对今后考虑碳纤维在线涂装随车身过烘干炉以及实现与金属车身的粘接提供了一些借鉴思路。     

某商用车前护板轻量化结构优化及分析

为了保证整车和零部件在强度、刚度和安全性能不变的前提下尽可能地减重,提升汽车性能,实现节能绿色环保可持续发展。基于非金属复合材料科学、汽车结构及数值仿真分析理论,运用Hyperworks有限元软件对某商用车的前护板及其安装支架进行结构优化设计及对比分析、轻量化前护板CAE刚度及模态分析,同时进行了相关的冲击试验。结果显示,运用复合材料后,前护板轻量化方案应力和模态都得到优化改善,实现减重3kg,轻量化效果显著。     

碳纤维复合材料车用结构设计与仿真研究综述

汽车轻量化技术是实现汽车节能减排的重要举措,已成为国内外汽车工业界的研究热点。碳纤维复合材料在车身上的系统应用引领了汽车行业,尤其是新能源汽车的轻量化进程。本文对国内外碳纤维复合材料车身及零部件的研究成果进行回顾与总结,从结构设计与性能仿真两个方面对目前的研究成果进行了综述,并分析存在的问题和进一步深入研究的方向。     

碳纤维复合材料疲劳寿命预测流程

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)的准静态力学性能及疲劳性能的研究,使用经典的CLD模型,提出了一套碳纤维增强复合材料疲劳寿命预测的流程方法。基于本流程方法可实现对碳纤维复合材料结构的疲劳寿命预测,进而为轻量化的汽车零部件结构设计提供设计参考。     

碳纤维加固技术在桥梁加固中的应用

碳纤维增强材料(Carbon Fibre Reinforced Poly-mer简称CFRP,具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术,碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。本文根据国内外关于碳纤维增强复合材料补强加固的工程研究,介绍这一新技术的材料特性、施工方法和技术措施。     

某MPV车型侧面碰撞的B柱安全设计与优化

某MPV车型在侧面碰撞MDB50试验中,为了减小B柱腰线位置的侵入位移和侵入速度,使B柱的变形为有利于保护乘员的模式,通过采用热成形且屈服强度达到1500MPa的超高强钢为B柱加强板,并优化B柱加强板腰线位置截面和内焊U型板及下部位置开减弱孔的方式,来解决B柱中部位置侵入变形过大的问题。该车型优化后在C-NCAP的侧碰试验中结果为满分,证明了B柱优化分析的正确性,为MPV车型B柱的安全设计提供了一种有效的方法。     

基于响应面和kriging代理模型的汽车B柱优化设计

为保证B柱耐撞性,同时减轻其质量以实现汽车轻量化,对某轿车B柱侧面碰撞进行了有限元分析.针对B柱外板、内板和两加强板厚度,设计了L16(45)正交试验,并由此进行仿真,得到胸部和腹部侵入量与侵入速度的数学代理模型.应用序列二次规划对B柱各板厚度进行优化,可知B柱质量减轻11.6％,在兼顾耐撞性的同时实现了汽车轻量化.     

基于内凹三角形负泊松比微结构的汽车B柱优化设计

为满足B柱多目标性能需求，设计了内凹三角形负泊松比微结构B柱。首先，采用单胞法推导新型微结构相对密度公式；其次，对3D打印微结构样件开展准静态压缩试验，以验证有限元模型的准确性；继而，以单位体积吸能量（SEA）最大、峰值力（PCF）和相对密度最小为目标，采用遗传算法（GA）获得最优微元胞结构参数。基于此，以质量最小为目标对B柱进行厚度优化，通过3种工况分析可得：相较于无夹芯碳纤维B柱，新型B柱后向弯曲位移降低5.28%；相较于无夹芯碳纤维B柱与碳纤维B柱，新型B柱侧向弯曲位移分别降低42.28%和48.05%，三点弯曲最大接触力分别提升80.08%和12.63%，三点弯曲位移分别降低0.02%和2.14%。