纤维增强复合材料汽车保险杠防撞梁的轻量化研究

探讨了用于车身结构的两种常用纤维增强型复合材料——长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LGFT)和连续碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)在汽车保险杠防撞梁上的轻量化应用。开展了LGFT和CFRP材料的制备及相关力学性能测试,基于实验与反求分析获取有限元仿真分析相关参数。以某车型铝制保险杠防撞梁为原型,采用LGFT及CFRP复合材料进行等刚度设计,综合分析了复合材料保险杠防撞梁相对于铝制防撞梁的耐撞性和轻量化性能。结果表明,在满足耐撞性能要求下,LGFT与CFRP防撞梁轻量化效果明显,相对于原铝制保险杠防撞梁质量分别减轻了11.2%和46.1%。因此,在等刚度设计条件下,纤维增强型复合材料能更好地实现汽车保险杠防撞梁的轻量化要求。     

汽车前部结构对骑自行车人颅脑损伤防护特性的影响

以深入的事故调查为基础建立汽车—骑自行车人碰撞分析模型,提出可降低颅脑损伤风险的汽车前部结构改进措施。针对真实的汽车与自行车碰撞事故,采用多体动力学软件MADYMO进行事故重建,评估仿真模型及方法的有效性。通过定义轿车、SUV、MPV三种常用车型前部结构参数(包含保险杠高度、保险杠伸出长度、发动机罩前缘高度、发动机罩长度、发动机罩角度和挡风玻璃角度),分析汽车行驶速度以及前部结构对于骑自行车人颅脑损伤的影响,并讨论骑自行车人颅脑损伤防护的可行措施。仿真结果表明:汽车碰撞速度、发动机罩前缘高度和保险杠高度对骑自行车人颅脑损伤有显著影响;尤其对于轿车,适当地降低其发动机罩前缘及保险杠高度可以有效地降低骑自行车人颅脑损伤的风险。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

基于孔隙控制的车身结构树脂传递模塑成型工艺设计

以典型车身结构B柱为研究对象,结合实验与仿真分析研究其树脂传递模塑(RTM)工艺的优化设计方法。研究了通过注射方式的优化控制树脂流动前沿,从而达到降低制件孔隙率和保证制件质量的目的。首先通过自制的变厚度渗透率测试模具获取所选用织物的渗透率,之后通过真空辅助RTM实验与对应模拟仿真进行对比分析来验证所采用仿真方法与渗透率数据的可靠性。最后结合充模周期与孔隙率控制理论对RTM工艺注射口分布及注射方式进行优化设计。结果表明,针对所选定车身结构,优化速率注射方式所获得的制件孔隙率最低,但充模周期较长,而基于双点注射的恒流量注射方式能较好地兼顾充模周期与制件孔隙率的要求。