热塑性复合材料在汽车车身结构件上的应用开发

以某中型车座椅横梁为研究对象,从选材设计、结构设计和工艺设计等方面全面介绍了热塑性复合材料座椅横梁的轻量化设计方案及制造技术;并通过零部件的性能检测和减重效果评价,验证了产品符合使用性能与设计要求,可有效替代原钣金结构,并在成本未显著提升的同时实现减重32%,可有效降低整车油耗,对满足国家油耗强制法规提供了有力支持。

轻型厢式货车货厢面板材料轻量化选材优化设计

货厢面板是解决商用车减重问题的有效途径,但缺乏有效的优化手段。通过对某轻型厢式货车货厢面板材料的对比和甄选,选用新型热塑性蜂窝板,并对其结构进行了优化设计,产品性能满足整车应用需求,减重率>60%,且成本无显著提升,具有良好的轻量化效果。

碳纤维/玻璃纤维混编编织复合材料顶盖中横梁三点弯强度分析

根据二维三轴编织复合材料中碳纤维束和玻璃纤维束的空间几何特征,建立了碳纤维/玻璃纤维混编复合材料刚度预报模型;基于Tsai-Wu准则建立了该二维三轴编织复合材料的强度预报模型,提出了针对编织复合材料结构渐进失效分析的一般流程;设计了相应的材料试验,验证了理论模型的有效性;最后,对使用了该材料的顶盖中横梁进行了三点弯强度分析。结果表明横梁容易发生破坏的位置集中在接触位置和棱角上。

编织复合材料顶盖中横梁结构设计及性能验证

随着汽车对轻量化要求越来越高,先进复合材料在汽车结构上应用日益增加。本文针对某车型顶盖中横梁,设计了编织复合材料顶盖中横梁替代钢板冲压中横梁。主要介绍了编织复合材料汽车顶盖中横梁的轻量化设计方案,并通过试验研究对比了两种不同材料横梁的力学性能,验证了复合材料顶盖中横梁在满足性能的基础上可以实现显著的轻量化。

碳纤维增强树脂复合材料-热成型钢超混杂层合板层间力学性能

通过双悬臂梁试验(DCB)研究了金属表面处理和界面插层协同作用对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-热成型钢超混杂层合板层间力学性能的影响。试验结果表明,采用金属表面处理与界面插层协同增韧方案,可以极大地提升层合板的Ⅰ型层间断裂韧性。其中,喷砂/界面胶膜插层试件(GB36#/AF)的Ⅰ型层间断裂韧性相比于脱脂试件提高了343%;喷砂/界面纯树脂插层试件(GB36#/EP)相比于脱脂试件,其Ⅰ型层间断裂韧性提高了129%。并基于内聚区模型对CFRP-热成型钢超混杂层合板分层失效进行了有限元模拟。最后借助激光共聚焦扫描显微镜(LSM)、接触角测量仪(CAG)、扫描电子显微镜(SEM)等对热成型钢表面形貌和试件的断裂面进行了表征并揭示了层间增韧的机制。

三维编织复合材料与金属胶接结构的力学性能及优化

通过试验和理论研究了三维编织纤维增强树脂基复合材料(FRP)与钢板的单搭粘结性能。建立了三维编织复合材料和钢板的单搭粘结有限元模型,并基于内聚区模型和Hashin破坏准则来模拟胶接层及三维编织复合材料的破坏,分别从极限载荷、破坏位移和破坏模式三方面将计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性。在此模型基础上,研究了胶层厚度、粘结长度对单搭粘结极限载荷和破坏位移的影响,并提出针对不同工况下的优化方案选择的建议。最后建立了一种新型连接结构,相比较于原有单搭接连接方式,其拉伸强度和弯曲强度均有了较大提升。