碳纤维复合材料发动机罩轻量化设计研究.pdf

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1、碳纤维复合材料发动机罩轻量化设计研究徐娟(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)【}商要】汽车车身轻量化是解决汽车节能减排的重要方法之～。碳纤维复合材料是车身最理想的轻量化材料。选择发动机罩作为典型的车身件，以发动机罩的尺寸优化分析和结构设计要求为设计前提，对碳纤维复合材料和发动机罩的结构进行设计，通过对设计后的发动机罩进行性能仿真分析，验证碳纤维复合材料发动机罩的可行性。【Abstract】Themostimportantmethodtosavingenergyandreductionemissionislightweig

2、htofbody．Carbonfiberisthemostidealmaterialoflightweightofvehicle．Bonnetischosen，whichistherepresentativesampleofbody，andthestructureofbonnetandcarbonfiberisdesigned，whichisbasedontheoptimizationandrequirementofdesignofbonnet．Thefeasibilityofthedesignedbonnetisveri—fledth

3、roughperformancesimulationanalysisofbonnet．【关键词】发动机罩汽车轻量化碳纤维复合材料doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2015．03．12轻量化材料。0引言1碳纤维复合材料的设计随着汽车保有量不断增加，带来了如能源、环境污染等负面影响。复合材料是由若干单层材料组成的，因此复戴姆勒公司的研究表明，在城市路况下，减重合材料的性能是由单层材料决定的。单层材料的100kg的汽车，每百公里燃油下降0．3～0．6L，设计包括材料的选择和结构的设计。CO：排放量降低75—125g。汽

4、车上钢铁材料占车单向纤维布具有碳纤维复合材料各向异性的重的3／4，如果能够用碳纤维复合材料全面替代钢特点，更能发挥复合材料可设计性的特点，环氧树铁，将会对汽车的燃油经济性和CO的排放量都脂是常用的碳纤维复合材料基体材料，能够满足有着较大的影响。因此汽车轻量化是实现节能减发动机罩使用的要求。排的重要方法。碳纤维复合材料的铺层设计一般使用均衡对目前实现汽车轻量化主要有2条途径：(1)采称铺设的原理，这可以明显避免壳体结构的翘曲用轻量化材料，如高强度钢材、铝合金、复合材料变形。而[0／45／90／一45]S的铺层设计，可以最大等；(2)利用C

5、AE技术优化汽车零部件的结构，从限度利用碳纤维方向高强度和刚度的特性。考虑而最大限度地减轻零部件的质量。到发动机罩作为车身外覆盖件，为了保护发动机碳纤维复合材料是目前常用材料中比模度和舱内的零件，需要一定的抗冲击性。而在表面铺比刚度最高的材料。同时它还具有耐高温、耐候设±45。可以明显改善复合材料的抗冲击性，有利性好、可设计性强等特点，成为最理想的汽车车身于载荷扩散。因此，最终将碳纤维复合材料的结收稿日期：2015一O1—07·54·上海汽车2015．03式中：F为施加的载荷大小；为载荷的力臂。(2)4结语△⋯an一3．4刚度分析比较在

6、无法改变发动机罩外形的前提下，以尺寸表2为碳纤维复合材料发动机罩仿真结果与优化技术为基础，结合发动机罩的设计要求，通过钢制发动机罩性能结果比较，可以看出，通过碳纤对碳纤维复合材料的结构设计和发动机罩的加强维复合材料内部加强筋的设计，碳纤维复合材料筋结构设计，以及刚度性能仿真分析，可以验证碳发动机罩的侧向刚度大于原钢制发动机罩，扭转纤维复合材料发动机罩在实际推广中的可行性。刚度只下降13．28％，满足设计要求。参考文献表2刚度仿真结果对比[1]胥志刚，林忠钦，来新民等．面向车身结构轻量化设计测量值钢制碳纤维结果比较的水平集拓扑优化[J]．

7、上海交通大学学报，2009(2)．扭转刚度／(N·m／。)229．O9198．6613．28％[2]范军锋，冯奇，凌天钧等．汽车轻量化与制造工艺[J]．侧向刚度最大变形量／mmO．890．7416．83％机械设计与制造，2009(7)．(上接第53页)客户在多少时间后会有可用车辆。助式服务，但在其后台需建立完整的支持系统和(4)取还车。完成预定后，系统可以向客户的支持团队保障客户的自助服务。运营保障分3个手机发送用于打开车门的二维码，同时APP还可方面：车辆资源的维护(如可用车辆计算、车辆燃以提供让客户快速找到车辆的导航服务。客户找油补

8、充、违章处理、车辆故障修理等)、车辆使用状到车辆后，让车辆扫描手机上的二维码，打开车况的跟踪(如行驶公里数、使用时间、行驶区域门，找到车钥匙。等)、意外情况的响应(如事故处理、违规停放等)。还车时，需要客户