碳纤维复合材料汽车传动轴材料结构及性能一体化设计

为促进碳纤维复合材料在汽车零部件轻量化设计中的应用,同时解决碳纤维复合材料传动轴优化设计过程中铺层缠绕工艺约束不易添加的问题,提出一种适用于碳纤维复合材料汽车传动轴的材料结构性能一体化设计方法。在ABAQUS软件中建立复合材料单胞和传动轴的有限元模型,运用基于热应力法的均匀化理论预测微观单胞的弹性性能;通过Python编程实现微宏观参数化建模及性能参数的传递,采用改进的多目标粒子群算法进行优化求解。算例结果表明:使用一体化设计方法得到的复合材料传动轴满足扭转刚度及模态性能要求,且有铺层缠绕工艺约束的复合材料传动轴相比原钢制传动轴质量减轻了22.8%,实现了轻量化目的,可为车身其他零部件的轻量化设计提供指导。