一种模拟铝合金与CFRTP界面反应过程的计算方法

铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic composites,CFRTP)是兼具高性能与环境友好型的轻量化材料。针对铝合金与CFRTP异种材料的连接机理问题,提出了一种模拟界面反应过程中吸附能的计算分析方法,采用量子力学和分子动力学方法,在分子水平上研究异材界面的结合方式和微观作用机制。利用Materials Studio和LAMMPS商业计算软件,根据第一性原理优化确定高分子与金属铝晶面化学键的结合方式,能够获得键长、电子转移、态密度等微观数据。以6061铝合金与碳纤维增强PA66复合材料连接为例演示了计算过程,建立金属Al晶面模型、聚合物PA66稳定结构模型、PA66与Al(011)晶面键合模型,获得两相物质界面的化学键结合方式、化学键性质和体系的稳定性。该方法可推广应用于其他轻量化金属材料与CFRTP的连接问题,为连接界面设计及成型工艺优化提供理论指导。

轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战

2009年中国以300多万辆的优势,首次超越美国,成为世界汽车产销第一大国,比预计提前了5～6年。中国车市的优异表现,不仅有效拉动了中国本土汽车产业链的发展,也为经济危机条件下世界汽车工业做出巨大的贡献。然而,全球产销第一带来的不仅仅是欣喜,更多的则是压力。中国汽车工业在技术水平、创新能力、品牌影响力以及国际竞争力等方面与世界汽车强国还有明显的差距。与此同时,汽车工业也成为我国能源安全、低碳经济和城市环境的巨大负担,使其发展受到限制,转型迫在眉睫。汽车轻量化作为降低原油消耗和尾气排放的重要手段,已经得到世界各国的高度重视,成为世界汽车强国提高品牌竞争力的重要手段。对全球汽车车身轻量化的方法和发展趋势进行综述,分析车身轻量化技术的发展对焊接与连接的挑战,并对新型的车身连接技术进行分析和评价,以对我国轻量化车身的设计与制造提供有益借鉴。