轻量化高性能碳纤维复合材料车体研发关键技术

简述了轨道交通领域碳纤维复合材料应用现状,从结构材料设计、整体结构设计、车体成型技术、构件连接技术、结构声学设计、缺陷检测技术等多个方面探讨复合材料整车车体研发的技术难点。在碳纤维复合材料车体研发的过程中,只有充分理解和实现复合材料的材料、设计、制造一体化,全面综合地考虑各种关键技术,才能获得高性能的碳纤维复合材料车体,并有效降低复合材料车体的成本;只有建立完整的复合材料车体设计、制造、验证技术规范和质量评价体系,碳纤维复合材料才能在轨道交通行业中得到推广应用。     

碳纤维复合材料轨道车辆结构的设计分析

车体的轻量化是轨道交通车辆未来发展的方向之一,碳纤维复合材料是车体轻量化设计的优选材料。本文介绍了一种全碳纤维复合材料车体的轻量化设计,包括整车结构设计和连接设计。通过有限元方法对复合材料整车结构的强度、刚度以及模态进行了校核。进一步对碳纤维复合材料的力学性能进行了评价。并按照一体化成型和模块化的思维,采用真空辅助成型工艺在烘箱环境下制备复合材料车体试验段,验证了车体的结构设计和制造技术的可行性。研究结果表明:(1)碳纤维复合材料车体的设计应综合考虑材料特性、车体结构和承载方式,减少零部件数量和连接,实现车体的一体化成型;(2)碳纤维复合材料在车体制造上能够较大幅度减少车体质量。本文设计的碳纤维复合材料车体在满足车体强度、刚度和模态标准的前提下,全碳纤维复合材料车体相比传统铝合金车体减重42%。     

国家知识产权局全球车用碳纤维复合材料专利分析报告

正碳纤维复合材料作为汽车部件具有轻质高强、可设计性好、零部件一体化、耐冲击性好、耐腐蚀性能好等优点。在全球节能减排的大环境下,采用碳纤维复合材料替代现有的金属结构,是实现减少汽车尾气污染并达到节能的有效途径。基于碳纤维行业和汽车行业发展的需求,国家知识产权局专利分析普及推广项目碳纤维复合材料课题组从碳纤维复合材料用于汽车零部件轮毂、量产整车BMW i3以及汽车用碳纤维复合材料的全球技术合作三个视角出发,对汽车用碳纤维复合材料技术进行了深度剖析。     

国内首部车身用碳纤维复合材料制成

<正>日前,国内首部车身主体部件全部由碳纤维复合材料制作、且具有自主知识产权的纯电动汽车已经面世。该车是由中国科学院海西研究院泉州装备制造研究所和福建海源自动化机械股份有限公司等单位联合设计开发制造的微型碳纤维纯电动概念车。目前碳纤维已大范围运用在航空航天设备上,但成功运用到电动车上的,还鲜有前例。该电动概念车     

碳纤维复材在氢气储存和电池包壳体的应用现状

通过调研碳纤维复合材料在新能源汽车氢能储存及电池包壳体的应用现状及研究进展,讨论高压储气瓶及电池包壳体的分类及发展趋势,分析当前碳纤维复合材料应用的优缺点,并展望未来高性能纤维复合材料在新能源汽车领域的应用与前景。     

碳纤维复合材料在汽车、体育用品领域的应用

碳纤维复合材料不仅在航天航空及其他工业领域得到广泛应用,而且也是汽车、体育用品开发最好的材料之一。该文介绍了碳纤维主要产品种类、用途及应用形态、几种碳纤维复合材料性能比较以及碳纤维复合材料在汽车工业、体育休闲用品领域的应用。随着科技发展,在我国占碳纤维总消费量的80%~90%是汽车体育用品。     

碳纤维及其复合材料领域

正历史性突破:江苏国新年产7万辆碳纤维轻量化纯电动乘用车项目获核准1月8日,江苏省发改委核准盐城国投·江苏奥新项目:江苏国新新能源乘用车有限公司年产7万辆碳纤维轻量化纯电动乘用车项目。该项目落户于盐城经济技术开发区内,总投资29. 5亿元,总建筑面积16. 8万平米,分两次建设,一期按照碳纤维复合材料热固成型(HP-RTM为主)工艺建设年产2万辆碳纤维轻量化纯电动乘用车能力,二期按照碳纤维复合材料热塑成型工艺(C-SMC、LET-D为主)建设年产5万辆轻量化纯     

基于碳纤维复合材料轻木夹芯结构的起重机副臂架设计

针对汽车起重机臂架轻量化设计需求,设计了一种碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架。碳纤维复合材料密度低,比强度和比模量高,力学性能优异。应用有限元软件ABAQUS对碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架进行了结构设计和仿真分析。研究结果表明:碳纤维复合材料轻木夹芯结构副臂架中碳纤维复合材料上、下面板厚度分别为10 mm和8 mm,上、下面板铺层分别为[0/±45/0_2]_(10)和[0/±45/0_2]_8,其强度相比于碳纤维复合材料副臂架的安全裕量更大,同时刚度也满足使用需求,此时复合材料副臂架质量为251.4 kg,质量减轻达到了40%,具有良好的轻量化效果。     

汽车用碳纤维传动轴结构设计与有限元分析

碳纤维复合材料具有比重小,比强度和比模量高,耐疲劳等特点。针对某汽车传动轴的强度和临界转速要求,设计了一种碳纤维复合材料汽车传动轴,并采用Abaqus有限元分析软件对传动轴进行了仿真分析,仿真结果显示了复合材料传动轴在受扭转载荷情况下的应力应变分布情况以及失效情况,碳纤维轴管应力应变分布均匀,仿真结果与设计理论相吻合,并与实验结果相验证,说明所设计的碳纤维复合材料传动轴的性能可以满足汽车传动轴的要求。     

首款量产碳纤维复合材料汽车面世

宝马公司在十几年前就首次推出了一款由碳纤维复合材料制成的概念车，如今，该公司已正式推出i3电动汽车整车，成为首款实现量产的碳纤维复合材料汽车。     

树脂基复合材料在汽车上的应用分析

轻量化、绿色环保和舒适安全性将成为我国汽车用材料未来发展方向,树脂基复合材料将是实现汽车轻量化、塑料化的材料之一.介绍了玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)、长纤维增强热塑性复合材料(LET)、天然纤维增强热塑性复合材料(NMT)和碳纤维增强复合材料(CFRP)等的特点和应用实例分析.树脂基复合材料的应用是汽车轻量化设计和选材的发展趋势.     

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。     

Local repair procedure for carbon‐fiber‐reinforced plastics by refilling with a thermoset matrix

Textile‐reinforced composites have given rise to an increasingly important key technology for lightweight construction in aerospace, automotive, civil engineering, and many other industries. Because there exists no suitable repair procedure for carbon‐fiber‐reinforced plastics (CFRPs), damaged parts have to be replaced completely; this is extremely disadvantageous both ecologically and economically. With fiber‐reinforced composites used being more and more often, fast and efficient methods for the local repair of damaged CFRPs are essential. In this article, a novel repair procedure for CFRP is presented. The thermal activation by IR radiation of oxide semiconductors was used to locally degrade the thermoset matrix of the damaged CFRP through the maintenance of its structural stability and properties. The matrix‐free textile structure was then refilled with a thermoset epoxy matrix. Carbon fibers from the treated area were characterized with scanning electron microscopy, IR spectroscopy, thermogravimetric analysis, and subsequently, tensile strength for single fibers to verify the effectiveness of the procedure. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 42964.     

化工新材料应用推动汽车轻量化进程

阐述轻量化新材料开发与应用对汽车发展的意义。介绍车用轻量化新材料的种类、技术性能及在汽车制造中的应用状况。     

车用高分子复合材料发展趋势及建议

从汽车内饰件、外部覆盖件和主承力结构件等不同性能要求的部件出发,综述了目前车用高分子复合材料的应用现状,系统分析了车用高分子复合材料在绿色环保、轻量化节能、低成本制造以及服役安全性等方面具有的优势和存在的不足,展望了其发展趋势。     

我国汽车塑料产业发展机遇挑战和战略对策

我国汽车塑料工业面临全球新能源汽车发展带来汽车轻量化所需的塑料及其复合材料大规模应用的机遇和挑战,以及国内市场国际化的竞争格局,企业盈利增长速度放缓等新形势。汽车塑料产业必须紧紧抓住新能源汽车和汽车轻量化发展机会,深入开展材料轻量化及其技术和工艺的研究;结合汽车产业链的特点,提供为客户创造价值的专业化服务;同时提高汽车塑料产业整体管理水平,实践先进管理方法,是中国汽车塑料产业实现跨越的重要战略对策。     

A hybrid ceramic-polymer composite fabricated by co-curing lay-up process for a strong bonding and enhanced transient thermal protection

A hybrid ceramic-polymer composite is fabricated by a co-curing lay-up process by combining a carbon nanotube (CNT) reinforced ceramic composite thin film with a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite substrate. The ceramic nanocomposite thin film has good flexibility, thermal conductivity and high temperature tolerance. The polymer composite substrate is a carbon fiber reinforced bismaleimide composite that is widely used in aerospace and automotive industries. Finite element analysis (FEA) is used to investigate the maximum survival temperature with different thicknesses of the ceramic nanocomposite. The resultant hybrid composite shows good structural integrity and displays a pull-off bonding strength up to 8.3?MPa. In addition, thermal study illustrates that such a flexible CNT reinforced ceramic composite can effectively protect CFRP in an elevated temperature environment by delaying transient thermal conduction.     

旋塑汽车后备箱盖设计

主要介绍高分子材料成型的汽车后备箱盖设计流程,为了满足汽车轻量化需求,使用高分子材料代替原有金属冲压件,同时为了满足旋塑成型需求,对塑料后备箱盖的成型工艺进行了优化分析,其中包括内部金属嵌件形式方面的优化和嵌件使用应力的计算。结果表明,通过滚塑工艺成型的后备箱盖可以在保证后备箱盖功能、满足人机工程学功能的基础上减轻后备箱盖的质量达到87%,实现了汽车的轻量化设计。     

高性能纤维及其复合材料技术与应用新进展

简述了东丽发展聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料＂追求极限＂和＂超持续研发＂的历程,全球CFRP在飞机、汽车等应用领域的新进展,芳酰胺纤维及其复合材料,玄武岩及其复合材料、超高相对分子质量聚乙烯纤维及其复合材料、金属超细纤维和纳米纤维的生产和应用的进展。     

激光处理对CFRP与铝胶接性能的研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。但CFRP表面惰性高,使得CFRP与其他异质材料复合时的胶接强度低,不能满足使用。采用激光(光纤激光器)对CFRP进行表面处理后,再与铝进行胶接测试。利用SEM、接触角测试和光学轮廓仪测试对不同脉宽的激光处理后的CFRP表面形貌、表面能、表面粗糙度进行研究。结果表明,随脉宽增加,处理后的CFRP表面树脂残留量减少,表面粗糙度增加,表面自由能也相应增加。对比激光处理与机械打磨两种方式与铝的胶接性能发现,激光处理的CFRP与铝的胶接强度比未处理提高了1.95倍,比打磨处理提高了1.02倍。对其胶接断面进行分析可知,激光处理试样的断裂模式主要为纤维撕裂破坏。