基于fibersim的碳纤维复合材料车门多位一体研发技术

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1、基于Fibersim的碳纤维复合材料车门多位一体研发技术赵小斌，洪清泉上海波客实业有限公司，上海王方玉众泰汽车工程研究院，杭州摘要：当前，新能源技术、轻量化技术和智能网联技术是引领汽车行业发展和技术革新的三大方向，碳纤维复合材料以其质轻高强的性能成为汽车轻量化技术领域的翘楚。由于碳纤维复合材料的特殊性和复杂性，决定了复材制品材料选择、结构设计、成型方式和装配连接的多样性。本文通过借助Fibersim复合材料设计软件，使碳纤维复合材料车门的设计性能更优越，铺层工艺更简易，实现了车门结构的轻量化、集成化和模块化。关键词：碳纤维复合材料轻量

2、化车门FibersimCarbonFiberCompositeDoorMulti-purposeR&DTechnologyBasedonFibersimXiaobinZhao,QingquanHongShanghaiAerobookIndustrialCo.Ltd,ShanghaiFangyuWangZotyeAutomotiveEngineeringResearchInstitute,HangzhouAbstract:Atpresent,newenergytechnologies,lightweighttechnologies,an

3、dintelligentnetwork-linkedtechnologiesarethethreedirectionsleadingthedevelopmentandtechnologicalinnovationoftheautomotiveindustry.Carbonfibercompositematerialshavebecomealeaderinthefieldofautomotivelightweighttechnologywithitslightweightandhighperformance.Duetothepeculi

4、arityandcomplexityofcarbonfibercompositematerials,whichdeterminesthevarietyofmaterialselection,structuraldesign,moldingmethodsandassemblyconnectionsforcompositeproducts.ThroughtheuseoftheFibersimcompositedesignsoftware,thedesignofthecarbonfibercompositedoorissuperior,an

5、dthelaminationprocessissimpler.Thisrealizeslightweight,integrated,andmodularofdoorstructure.Keywords:carbonfibercompositematerialslightweightdoorFibersim1引言由于汽车研发周期、研发成本等原因，汽车复合材料制品大多采用模压成型，在模压成型工艺过程中，铺层是模压成型工艺的关键工序之一，铺层设计是实现复合材料精确成型的重要环节。对于车门内板等复杂产品，传统铺层计算无法在首件或试制阶段了解铺

6、层设计方案是否可行。初期可能因铺层厚度、角度、铺贴位置定位等参数难控制，在成-1-型过程中造成气孔、翘曲、架桥等现象，达不到设计指标，需要反复进行试验，研发周期长，研发成本高。针对上述问题，我们借助先进的设计和制造软件—Fibersim。以车门为例，基于Fibersim软件对产品进行铺层设计并模拟铺覆仿真分析，为生产制造提供输入数据和参考。本文基于等刚度设计原则，以原金属钢制车门的性能指标为参考，通过对车门的多方位、全流程解析，提出了碳纤维复合材料车门设计的几种新思路和方法，充分发挥了复合材料的可设计性和多功能性，结合Fibersim

7、专业的复合材料设计软件，实现了碳纤维复合材料车门从理论到实践的演化，为汽车轻量化的发展提供参考方向。2材料选择与测试根据零件的使用性能、安全耐久和受载情况等因素需要选择合适的材料来成型制造汽车复材制品，通过材料的测试，为CAE分析计算和Fibersim铺层仿真提供性能参数。针对汽车行业碳纤维的性能要求，按碳纤维强度级别常用的有T300、T700级；按中间材料形式有预浸料、织物、单向带、多轴向编织布等；按丝束大小有3K，6K，12K，18k，24K，48K等；按典型树脂类型有环氧树脂、聚氨酯、双马树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等；以上材料

8、成分和材料形式的选择都需要综合考虑外观，使用环境，性能，成本，工艺等诸多因素。本文研究的车门选择T300级别，丝束3K的双轴向碳纤维织物增强环氧树脂基预浸料。其用于Fibersim铺层仿真分析的材料参数如表2.1所示。表