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基于碳斜紋織物復(fù)合材料的電動汽車車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)

復(fù)合材料與金屬材料相比，其微觀結(jié)構(gòu)不均勻性和性能復(fù)雜性使得其設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性。本文旨在開發(fā)一種預(yù)測碳斜紋織物復(fù)合材料的三維彈性模型，該材料將應(yīng)用于電動汽車車身結(jié)構(gòu)耐撞性分析。通過光學(xué)顯微鏡測量T300碳斜紋織物復(fù)合材料的顯微組織，獲得其幾何參數(shù)，建立了層壓復(fù)合材料中代表性體積單元的有限元模型，并應(yīng)用均化技術(shù)描述材料的彈性特性。將數(shù)值模擬結(jié)果與單軸拉伸和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。將這種材料的本構(gòu)模型應(yīng)用到電動汽車車身結(jié)構(gòu)頂部和側(cè)桿沖擊碰撞的試驗(yàn)研究中。頂部碰撞試驗(yàn)中，給剛性試驗(yàn)壓板頂部施加一個(gè)沖擊力，隨著剛性試驗(yàn)臺板的向下運(yùn)動，頂部接觸反作用力隨著位移的增加而逐漸增加；側(cè)桿試驗(yàn)中，將車體加速到29km/h，與剛性圓柱接觸深度達(dá)254mm，撞擊位置定位在乘員的質(zhì)心位置，針對不同的撞擊高度，比較模擬結(jié)果。研究表明，利用彈性特性計(jì)算得到的層壓板變形行為與拉伸和彎曲試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，最大相對誤差為4.04%和7.79%。車身采用碳斜紋織物復(fù)合材料相比之前采用的玻璃纖維增強(qiáng)塑料，其質(zhì)量減輕28%。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2013年第97期

作者：Qiang Liu

編譯：李曉娜