新材料与工艺手册

[轻量化材料] 碳纤维B柱加强板轻量化设计与仿真

1
回复
129
查看
[复制链接]

微信扫一扫 分享朋友圈

发表于 2021-3-5 15:36:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

注册后就可以查看哦!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
碳纤维B柱加强板轻量化设计与仿真
陆冉,包晨旭
(扬州大学机械工程学院,江苏 扬州 225000)
摘 要:当今时代汽车工业十分注重环保和节能,而轻量化已经成为实现这一目标的一种重要的方法。对于新型材料来说,碳纤维是其中最出彩的材料之一,强度高、刚度大以及质量轻是其普遍化的原因之一,所以在相同条件下,碳纤维材料更轻,仅为金属材料的25%到35%,[1]。本文采用Hyperwork软件分析汽车中立柱加强板的抗冲击性,研究结果表明,以碳纤维材料的B柱加强班较金属减重比为31.31%,汽车整体质量明显变轻[2]。
关键词:轻量化;碳纤维复合材料;性能;汽车B柱加强板
1 概述

结构优化已在汽车不管是设计还是优化上普及,在汽车外观设计的同时,对设计的结构进行优化和去除边角部位后简化以及仿真优化[3]。本文采用OptiStruct软件,该软件适用于金属材料的静、动态分析以及复合材料的线性及非线性优化,主要涉及自由尺寸优化、尺寸优化、层合板的铺层次序优化[4]。

2 初始铺层设计

在原来B柱加强板基础上,其材料是钢制对其结构进行更改,描述如表1所示[5-6]。

表1 设置初始层解决方案

3 自由尺寸优化

经过迭代计算,得到图1为0°,±45°,90°每一个角度超级层的厚度分布。[6-7]。

图1 各个超级层的厚度分布

4 尺寸优化

如图,优化后碳纤维材料B柱的最厚部分为5.1mm,最薄部分0.9mm。原制B柱的单层厚度比较均匀为0.3mm,优化后的新材料B柱加强板共17层,纤维铺层角度各不相同[9]。通过优化后得到尺寸进行建模以及铺层次序优化,如图2所示。

图2 每一优化迭代步的铺层次序

优化后确定B柱加强板的厚度和铺层顺序,其B柱的总成及刚度值如表2。

表2 优化后B柱总成的刚度值

5 刚度结果对比

对比结果可知:碳纤维复合材料B柱加强板厚度为最厚的地方5.1mm最薄的部位只有0.9mm,而初始的铺层方案的所有部位都是3mm,顺序为[0/90/90/45/-45/90/0/45]s。优化后17层铺层相对于碳纤维复合材料的初始方案,总体刚度增加,且在质量上面也都比前两者有明显的减少,明显实现了轻量化的目的。

表3 刚度分析结果



发表于 2021-3-19 17:38:00 | 显示全部楼层
不错的内容
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

关注汽车轻量化最新动态

官方微信

汽车材料网

全国服务热线:

0551-63857995

地址:安徽省合肥市庐阳区四里河鼎鑫中心

邮编:230001 Email:service@qichecailiao.com

Powered by 汽车轻量化在线  皖ICP备10204426号-2

小黑屋-手机版- 汽车轻量化在线