铝/碳纤维复合材料保险杠轻量化设计

对保险杠进行轻量化设计,并保证碰撞安全性,用铝/碳纤维复合材料替换原保险杠防撞梁钢质材料。分别对保险杠各部分厚度及碳纤维铺层角度进行了设计,确定了铝合金和碳纤维的厚度,探讨了铝合金和碳纤维板的厚度对碰撞性能的影响,通过采用对碳纤维铺层角度优化的方法提高碰撞安全性。通过拉丁超立方采样得到的试验样本,用移动最小二乘法建立近似模型并验证其精度,利用多目标遗传算法对近似模型寻优,确定了碳纤维最佳铺层角度,得到优化后铝/碳纤维复合材料保险杠防撞梁。与原钢质材料的保险杠相比,优化后铝/碳纤维复合材料保险杠质量减轻了36.497%,且满足碰撞安全性要求。     

碳纤维复合材料在汽车轻量化领域中的应用进展

在“碳中和、碳达峰”目标的驱动下,汽车行业正朝着电动化和轻量化方向发展。轻量化是汽车行业节能减排的重要途径,其中碳纤维复合材料是最具发展前途的轻量化替代材料。主要介绍了近年来碳纤维复合材料在传统燃油车以及新能源车的应用及其发展现状,并详细阐述了碳纤维复合材料的优势,同时对碳纤维材料在汽车各部位的轻量化效率进行了深入分析。     

吸能式汽车保险杠轻量化设计分析

在汽车保险杠原始结构的基础上,进行了轻量化设计.利用ANSYS/LS-DYNA软件对原始保险杠及其轻量化结构在低速碰撞过程中的动力响应特性进行了数值仿真,结果表明：原始保险杠在低速碰撞条件下应力分布不均匀,而加强筋保险杠和波浪加强板形保险杠耐撞性、能量吸收性更好,其应力分布较均匀,并且波浪加强板形保险杠性能优于加强筋保险杠.     

碳纤维复合材料自行车车架轻量化设计

文中考虑到碳纤维增强复合材料轻质高强的特点,利用灰色关联分析方法对碳纤维增强复合材料自行车车架开展铺层优化设计。通过材料力学性能试验获得碳纤维增强复合材料力学性能参数,并建立碳纤维增强复合材料自行车车架有限元模型,结合正交试验设计与灰色关联分析法,综合考虑自行车车架的质量、模态频率、强度和刚度等性能指标,对碳纤维增强复合材料自行车车架进行铺层厚度和角度优化设计。优化后,与原钢质自行车车架相比,在满足性能要求的前提下,CFRP自行车车架减重78.85%,取得了较好的轻量化效果。     

基于碰撞安全性的保险杠横梁轻量化设计与优化

提出了基于耐撞性能和行人保护性能的保险杠横梁轻量化设计要求,以某量产车型的保险杠系统为研究对象,对保险杠横梁进行轻量化设计。以质量最小为优化目标,采用中心复合试验设计和自适应响应面法对所设计的铝合金保险杠横梁壁厚进行了试验仿真优化。研究结果表明:所设计的铝合金横梁与原钢制横梁相比,在显著轻量化的同时有效提高了耐撞性能和行人保护性能。     

汽车轻量化：塑料复合材料在汽车轻量化中的创新应用

在倡导低碳经济的今天．汽车轻量化已经成为全球汽车发展的潮流。汽车轻量化可提高汽车的动力性．提高燃油经济性,减少碳排量。当前主要的举措是使用铝镁、复合材料和塑料等新型材料,整车或车身、发动机、底盘等结构优化设计．以及液压成形、热成形、激光拼焊等汽车轻量化新技术、新工艺等。但关键的问题是如何在保证汽车的强度和安全性能的前提下,让汽车健康“瘦身”．从而达到节能减排效果。本期策划带您一起走近汽车轻量化．一探究竟。     

复合材料部件在汽车轻量化中的应用

节能、环保成为21世纪汽车工业发展的必然趋势,汽车轻量化是实现节能环保的有效途径,复合材料在汽车轻量化的进程中起到了重要作用。本文阐述了复合材料的特点,总结了近年来复合材料在汽车行业的应用情况,同时介绍了一些目前更为新颖和先进的技术应用情况。复合材料概述复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。确切地说,复合材料首先应该是一种结构物,其次才是一种材料(例如:钢筋混凝土就是一种复合     

基于分级优化方法的碳纤维复合材料笔记本电脑后盖轻量化设计

为解决压力作用下笔记本电脑后盖变形后对LCD屏产生破坏和后盖结构过重的问题,基于分级优化方法,建立了静压工况下笔记本电脑后盖数值计算模型.通过使用碳纤维复合材料,并联合运用铺层角度优化、自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化的分级优化方法,使笔记本电脑后盖质量由157g降至90g,笔记本后盖最大变形量由18.2mm降至6.5mm,LCD屏最大压应力由12.1MPa降至8.4MPa.     

汽车复合材料中顶横梁轻量化设计

采用碳纤维增强热固性复合材料(Carbon Fiber Reinforced Thermosetting Composite,CFRTC)替代原铝合金材料,对某新能源汽车中顶横梁进行轻量化设计.基于CFRTC的成型特点,将中顶横梁的横截面设计为"M"型,兼顾性能要求和轻量化效果,优化截面尺寸;结合装配关系和成型工艺,确...     

节能减排：复合材料部件在汽车轻量化中的应用

面对全球资源日益减少和保护环境的压力,一系列关于能源与环境保护的法律法规陆续颁布实施,排放标准不断升级,节能减排的要求给汽车工业提出了不小的难题。发动机降低排量,整车减小尺寸,选用新能源,提高燃烧效率,采用新技术,各种能够实现节能环保的措施被重点研究并在制造过程中不断完善改进。     

直升机减速器机匣碳纤维轻量化设计与验证

采用碳纤维复合材料替代铸铝合金材料对某直升机减速器主承力机匣进行了轻量化设计。在保留原设计硬点条件和满足结构强度/刚度条件下,实现机匣减重达21.8%。通过热模压制造了等比例的四分之一碳纤维机匣,对机匣进行了静力加载和疲劳测试。结果表明,碳纤维机匣在1.5倍设计载荷下静力测试未破坏,设计载荷下疲劳测试循环次数达到2万多,满足设计要求,从而验证了直升机减速器主承力机匣碳纤维轻量化的可行性。     

汽车保险杠翻边模设计

1.保险杠翻边成形特点 保险杠是汽车覆盖件中较难成形的零件之一。图1为某型皮卡车保险杠零件图,零件长1690mm,高385mm,宽162mm。纵向呈“Ⅱ”字型,横断面也是“Ⅱ”字形状。零件中间翻边向下、两端翻边向内。确定冲压工艺方案时,需将翻边展开,加上适当的补充部分,构成一个完整的拉延件,拉延后再经过垂直修边和两端侧修边,就达到了翻边前的状态。     

轻量化复合材料液压缸现状及挑战

液压元件及系统广泛应用于运载设备、重载机器人和飞行器等移动装备。出力大、功重比高是液压传动区别于其他传动最明显的优势之一。液压缸作为液压系统最主要的执行元件,现有技术的液压缸重量大,严重制约主机性能提升,其科学减重可进一步提升功重比,对实现装备的节能减排,提高承载能力、机动性能和续航能力具有突出意义。通过深入剖析轻量化复合材料液压缸的迫切需求、轻量化途径、轻质材料选择、研究现状与市场现状,对轻量化复合材料液压缸的发展进行综述。强度-密度比极高的纤维增强聚合物复合材料（Fiber reinforced polymer,FRP）,是高压轻量化液压缸的优选材料,减重潜力巨大。结合应用FRP制造轻量化液压缸的约束条件,重点阐述各向异性FRP的设计参数影响规律、异质材料复合结构设计、异质材料复合结构控形控性制造、密封-摩擦副、性能表征等5个挑战。论述面向轻量化、耐高压、低泄漏、低摩擦、耐疲劳等特征的液压缸的主要挑战和发展趋势。     

化学镀碳纤维增强钛酸铝基复合材料的研究

通过化学镀方法，在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu Ni镀层，以这种表面改性碳纤维与钛酸铝陶瓷复合，制备表面改性碳纤维增强钛酸铝基复合材料，研究各种碳纤维的含量对复合材料的抗弯强度、断裂韧性、尺寸变化率和孔隙率等的影响规律。结果表明，碳纤维可以显著地提高材料的性能，表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能。     

化学镀碳纤维增强镁铝尖晶石基复合材料的研究

通过化学镀方法，在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu Ni镀层，然后与镁铝尖晶石陶瓷复合，制备表面改性碳纤维增强镁铝尖晶石基复合材料，研究各种碳纤维的含量对复合材料性能的影响规律。结果表明，表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能，尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好，其抗弯强度可达基体抗弯强度的2．19倍，断裂韧度可达基体断裂韧度的2．84倍，复合材料的线收缩率和孔隙率变化不大。     

铝蜂窝复合材料客车底板性能研究及应用

铝蜂窝复合材料作为一种新型材料,具有轻质高强的结构。对铝蜂窝复合材料的平拉性能、压缩性能、剥离强度等基本力学特性进行试验研究,试验结果表明:铝蜂窝客车底板具有比其他客车底板材料更好的力学性能。基于模态分析理论,对系统的模态参数和物理参数进行分析;并将铝蜂窝的动弹性模量和三点弯曲法的静弹性模量进行对比分析,结果表明:动弹性模量普遍大于静弹性模量,可以用动弹性模量作为铝蜂窝复合材料的一种考核指标。并对铝蜂窝复合材料客车底板进行结构设计,说明铝蜂窝客车底板安装的可行性。     

基于LS-DYNA的7075铝合金汽车保险杠碰撞仿真分析

为了使汽车轻量化,将7075铝合金应用于汽车保险杠系统中。通过有限元软件LS-DYNA对不同厚度保险杠模型的低速对中碰撞进行仿真分析,选用2.5 mm厚加强板和2.0 mm厚齿状横梁,相比原钢质保险杠质量下降20.5%。最后对所选保险杠进行对中碰撞仿真分析。结果显示该保险杠不仅质轻,而且吸能充分,满足碰撞安全要求。     

微小型空间相机碳纤维整体式主框架轻量化设计

针对某微小型离轴空间相机结构紧凑、质量轻的设计要求,设计了一个高度轻量化的整体式碳纤维主框架。首先,根据空间相机具体功能的设计指标和光学系统,确定主框架的材料和结构形式,设计出碳纤维整体式主框架的基本构型。接着对铺层厚度参数化优化,并考虑碳纤维复合材料的制造约束,确定了主框架碳纤维铺层的厚度、比例。将参数化优化的结果进行离散化,进行碳纤维铺层顺序的优化,确定了最佳的堆叠次序,完成了碳纤维的铺层优化设计,实现了主框架的轻量化设计,解决了复杂碳纤维零件优化的问题。然后对设计完的碳纤维主框架结构代入整机有限元模型中,进行有限元仿真分析,验证主框架的性能指标。最后,将整机装配完成进行动力学试验,并与有限元分析结果进行对比验证。经过优化,碳纤维主框架的质量为4.5 kg,相机一阶频率为81 Hz,动力学试验得到的相机整机的一阶频率为78 Hz,仿真误差为3.7%,符合仿真结果,进一步说明了设计的合理性以及正确性。本文提出的空间相机碳纤维整体式主框架设计方法对微小型离轴三反式空间相机结构设计以及碳纤维零件的轻量化优化设计具有一定的借鉴意义。     

某星载双反射抛物面天线轻量化设计

为了解决某星载双反射抛物面天线超重的问题,文中采用力学仿真和试验的方法对其进行了研究。首先,采用铝合金材料对天线进行结构设计,并计算整个天线的重量,结果显示不满足项目重量指标要求;然后,基于碳纤维复合材料的特性,对模型进行结构优化设计,使重量指标满足项目要求,同时进行力学仿真分析,校核天线的结构强度;最后,通过振动试验验证了这种轻量化设计的可行性。文中的研究思路和方法为星载双反射抛物面天线的轻量化设计提供了参考。