连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型（HP-RTM）工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。     

复合材料应用于节能车车架结构的优化设计

对电动节能车的车架结构进行优化设计,其目的主要围绕轻量化实现节能环保。按照壳牌汽车环保马拉松比赛规则建立车架模型,并进行轻量化处理,采用ANSYSComposite Prep/Post复合材料专用模块对材料为铝蜂窝板的车架进行研究,通过静力学分析得到车架底板的位移和应力分布;采用AltairInspire得到整体车架在不同工况下行驶的情况;通过以上结果对车架结构进行优化设计。文章所介绍的复合材料铝蜂窝板在节能车上的应用,为复合材料在此方面的可行性提供参考价值。     

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。     

基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

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。     

基于响应面法的汽车覆盖件充液成形工艺参数多目标优化

选取比亚迪S6车型后备箱门内板件为研究对象,以基于成形极限图的判定依据作为优化目标函数;通过田口试验设计选定的充液成形中的显著工艺参数为优化变量,采用中心复合试验设计构建响应面模型,运用改进型遗传算法对模型寻优,获得汽车覆盖件冲液成形最优的工艺参数。最后,按照优化的工艺参数进行数字模拟,并利用充液成形局部冲压复合工艺,成功制成后备箱门内板件,验证了该优化流程的正确性。     

汽车轻量化技术的研究与进展

汽车轻量化是实现节能减排的重要措施之一,对汽车工业的可持续发展具有重要意义。本文从结构优化设计、轻量化材料的应用和先进制造工艺这三个方面对汽车轻量化技术的国内外研究现状和发展趋势进行了综述。这包括:汽车结构的尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科设计优化的基本原理和研究进展;高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料;以及液压成型和激光焊接工艺在汽车中的使用现状。作者认为:汽车轻量化技术的未来研究方向是:汽车结构优化设计理论的完善、多材料一体化、零部件的轻量化和轻量化技术的系统化与集成化。     

复合材料重型车车架结构的优化设计

对复合材料重型车车架进行了优化设计研究，以复合材料车架重量为目标雨数，分别建立了以车架纵梁复合材料铺层厚度为设计变量的优化模型和以复合材料铺层角度及厚度为设计变量的优化模型。优化结果表明，从现代复合材料的应用与复合材料结构优化设计两方面入手进行汽车大型承载部件的轻量化研究，是非常有效的方法。     

碳纤维复合材料避震塔强度性能多尺度优化设计

综合考虑机织复合材料成型及力学性能特点,设计了一体式结构3D机织碳纤维复合材料避震塔,并基于多尺度优化方法,综合考虑材料和结构参数,实现避震塔强度性能优化设计。为获取准确的仿真分析用材料参数,基于显微镜观测得到的机织参数建立多尺度预测模型。通过避震塔强度性能仿真分析与试验结果的对比,验证了考虑工艺过程影响的材料参数预测结果及结构性能仿真分析方法的正确性,与原高强钢避震塔相比,优化得到的3D机织碳纤维复合材料避震塔实现了50%的轻量化效果。     

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。     

汽车轻量化技术的应用发展趋势

正文章从轻量化材料、车身结构和制造工艺3方面研究分析了汽车轻量化技术,介绍了汽车结构优化、新材料及新技术的发展现状,特别介绍了高强度钢、铝合金、塑料和复合材料,以及热成型技术、辊压成型技术、差厚板技术,总结出未来汽车轻量化的发展方向主要是汽车结构优化完善、多材料一体化、零部件的轻量化。作为实现节能减排的重要措施之一,汽车新材料、先进的设计和工艺制造技术,能促进汽车工业可持续发展。轻量化材料一方面节约汽车制造成本,另一方面还可以低碳环保循环利用。新材料和     

白车身轻量化技术与实践

轻量化是汽车开发中的一项重要性能指标,是汽车节能减排的有效手段,整车重量构成中车身重量的比例较高,对整车轻量化有重要的意义。在车辆平台化开发过程中,将车身轻量化设计理念融入平台项目开发的全流程中,通过轻量化材料、轻量化工艺和轻量化结构的技术路线,应用参数化建模、参数化优化、拓扑优化、断面优化、成型性和材料利用率优化等虚拟产品开发技术,结合多学科多性能的轻量化协同优化设计,充分兼顾刚度强度等性能,兼顾布置、造型、装配、工艺、成本等需求,达到了更优的白车身全局平衡,最终实现了五星安全车身、超高刚性车身,达到了比肩全铝车身的轻量化系数水平,同时实现了高车身材料利用率、低研发费用、低整车成本,并在平台化的车型开发中形成轻量化车身开发流程和性能评价体系。     

汽车轻量化——车用塑料的颠覆之旅

<正>如今,"轻量化"已成为汽车行业发展的绝对焦点。要实现汽车轻量化,除了优化结构与工艺设计之外,材料选取也至关重要。汽车轻量化并不是单纯的减轻质量,需要同时兼顾产品功能、成本及质量等要素。就"以塑代钢"而言,主要有三个途径:优化材料质量;模块化与集成化;结构优化设计。国外汽车品牌现在已经大规模使用高性能工程塑料和塑料复合材料。未来汽车的车门、车顶、座椅部件、轮毂以及汽车周边结构件,甚至车身都有可能改用工程塑料。采用纤维增强复合塑料材料制作的车身与钢制车身相比,可减轻质量35%;如     

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。     

后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究EI北大核心CSCD

为避免汽车结构前期设计开发中的盲目性,将结构拓扑优化技术引入后副车架结构概念设计中,并采用智能优化算法对参数化后副车架概念模型作进一步的结构优化和轻量化设计,同时给出了实现优化过程自动化的流程。优化后的后副车架结构刚度、模态和焊缝疲劳分析的结果表明了拓扑优化技术和智能轻量化优化设计流程的实用性和可靠性。     

汽车轻量化技术的应用

应用汽车轻量化技术可实现减轻汽车质量,解决节能与环保问题。文章通过轻量化对促进汽车工业健康发展重要性的论述,阐明轻量化技术在汽车结构优化设计、轻量化材料开发应用及新工艺上实现的方法和主要作用,以及产品全生命周期评价列为轻量化技术之一的考虑,揭示汽车轻量化技术的主要应用方向和应用现状,强调轻量化技术在汽车轻量化中的重要作用与前景。     

后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究

为避免汽车结构前期设计开发中的盲目性,将结构拓扑优化技术引入后副车架结构概念设计中,并采用智能优化算法对参数化后副车架概念模型作进一步的结构优化和轻量化设计,同时给出了实现优化过程自动化的流程。优化后的后副车架结构刚度、模态和焊缝疲劳分析的结果表明了拓扑优化技术和智能轻量化优化设计流程的实用性和可靠性。     

论汽车轻量化

本文分析了汽车轻量化的必要性和紧迫性；论述了汽车量化的要求，效果和对象；从优化设计，更换材料，革新工艺三个方面探讨了轻量化途径；并以活塞和连杆为例，阐明了汽车零部件的轻量化方法。     

拼焊板保险杠横梁耐撞性的离散优化设计

为实现汽车设计的耐撞性和轻量化,将高强度钢拼焊板(TWB)结构运用到保险杠横梁,结合多目标离散优化方法,进行优化设计。运用Hypermesh软件,建立了原保险杠模型和拼焊板保险杠模型,并用LS-DYNA软件进行验证。横梁内、外板均由厚度不同的5块高强度钢板焊接而成。以提高保险杠横梁的吸能量,控制质量增加为优化目标,进行横梁三点静压仿真试验,对板材的材料和厚度参数进行迭代优化。结果表明:优化后的拼焊板保险杠横梁吸能量提高81.66%,质量只增加8.96%;从而满足了耐撞性和轻量化的要求,并具有更好的变形模式和碰撞载荷特性。     

汽车轻量化应用技术探讨

介绍了汽车轻量化发展的必要性、汽车轻量化的主要评价指标和技术路径,同时对高强度钢、镁铝合金、复合材料等轻量化新材料,激光拼焊板等先进材料成形和制造工艺的应用现状进行了介绍。并对国内汽车轻量化技术的发展提出了建议。