用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)罩的碳纖維復(fù)合材料

刊名：Thin-Walled Structures（英）

刊期：2016年第99期

作者：Azzam Ahmed et al

編譯：劉歡

由于城市人口的增加和私家車數(shù)量的增加，因此導(dǎo)致道路交通事故、行人受傷和死亡人數(shù)增多。為了解決該問題，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的材料一直是汽車行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。最常見的發(fā)動(dòng)機(jī)罩材料是鋼、鋁，最近，復(fù)合材料以其對(duì)行人安全的優(yōu)點(diǎn)使其被應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)附件。建立了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的有限元模型、行人頭部沖擊模型，復(fù)合材料層板和夾芯復(fù)合板都是采用Abaqus軟件創(chuàng)建的。仿真結(jié)果表明，復(fù)合板、夾芯復(fù)合板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩的有限元建模能有效預(yù)測(cè)行人頭部損傷和變形模式。此方法可作為車輛、行人安全評(píng)價(jià)及相關(guān)開發(fā)的一種適用工具。

研究了不同結(jié)構(gòu)碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩的有限元建模方法，以及不同結(jié)構(gòu)碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩對(duì)行人頭部碰撞損傷的影響。由于使用復(fù)合材料層壓板和夾層板不消耗建模時(shí)間，容易得到優(yōu)化的堆積序列，因此可以利用其獲得行人安全的發(fā)動(dòng)機(jī)罩（外部和內(nèi)部）的結(jié)構(gòu)。研究中使用了ABAQUS/Explicit軟件，某些結(jié)構(gòu)（成人頭型、復(fù)合材料板、夾芯復(fù)合板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩）已被用來預(yù)測(cè)車輛罩蓋發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)水平。復(fù)合層壓板和夾芯復(fù)合板用來觀察行人頭部撞擊到發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí)頭部損傷的結(jié)果（變形、沖擊能量和吸收能量）。仿真結(jié)果表明，［0/90，±45］2層結(jié)構(gòu)引起的HIC頭部損傷標(biāo)準(zhǔn)值減少。使用碳纖維復(fù)合材料可以減小HIC值，且相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)罩，頭部位移增加。頭部位移最小和在夾層結(jié)構(gòu)板的情況下，［0/90，±45］2個(gè)堆疊序列結(jié)構(gòu)應(yīng)用其變形能力來吸收沖擊能量。

為滿足人機(jī)工程要求，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的結(jié)構(gòu)應(yīng)該柔軟，能吸收更多的碰撞能量且具有較小的變形和頭部沖擊位移。