碳纤维布加强汽车承重梁的研究

【目的】采用轻质高强材料和优化设计工艺,降低汽车自重,提升性能和经济性。【方法】以汽车承重梁材料为研究对象,采用碳纤维布包裹工艺对其进行了轻量化和强化的处理,设置了无包裹,30°、45°、60°、90°包裹一层(90°为环形,其余为螺旋)以及30°、45°、60°、90°包裹两层共9组实验,并通过有限元软件ANSYS研究了碳纤维布包裹对芯棒的尺寸、质量和力学性能的影响规律。【结果】1)包裹工艺对芯棒尺寸和质量影响较小,不会显著改变轻量化特性;2)包裹工艺显著提升了芯棒的力学性能,包括拉伸和弯曲强度、模量和刚度;3)有限元模型有效模拟了包裹工艺对芯棒性能的影响,仿真与实验数据一致性高。【结论】通过优化碳纤维布包裹工艺,可提高工作质量及效率,实现轻量化和强化双重效果,为汽车轻量化设计提供了一种有效的方法。