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随着汽车保有量的急速增长以及人们对全球气候变暖、环境污染、能源紧缺问题担忧的加深,电动汽车将受到更多汽车消费者的欢迎。但受限于其无法实现大容量与轻量化并存的电池技术问题,电动汽车一直无法从根本上解决其续航能力劣于同型号同配置的传统车问题,因此实现整车轻量化来增加电动车的续航能力就显得尤为重要。作为汽车轻量化的重要材料之一,碳纤维增强复合材料(CFRP)因其优越的力学性能以及明显的轻量化效果如今被广泛应用于汽车车身制造上。论文基于我国汽车防撞梁低速碰撞法规GB17354-1998,以某电动汽车后防撞梁为研究对象,将CFRP应用于后防撞梁上开展了如下的主要研究工作:(1)试验确定CFRP防撞梁低速碰撞仿真的参数。依据非金属复合材料相关力学性能试验标准,对CFRP层合板试件进行了拉伸、压缩和纵横剪切试验。取得了材料的拉伸强度、剪切强度、拉伸模量、剪切模量、拉伸强度、压缩强度、剪切强度参数,并以此为基础通过反求及调试得到了失效应变参数。(2)正交优化CFRP防撞梁的铺层方式。以某电动汽车后防撞梁主梁(简称防撞梁)为原型,使用等厚度CFRP替代了原来的铝合金材料,对其进行了基于GB17354-1998标准的正面低速碰撞仿真。使用正交试验法对CFRP材质防撞梁进行了铺层设计,以层厚、层数、铺层角度(±45°)占比、铺层方式为设计变量,以碰撞峰值力最小化为优化目标、侵入量为约束进行了优化设计。通过对九组铺层组合进行求解。最后得到了优化后的最佳铺层为[45/-45/0/90/45/-45/45/-45/45/-45/45/90/90/-45/45/-45/45/-45/45/-45/90/0/45/-45],层厚1.5mm。通过对比分析,结果表明该铺层组合峰值力明显降低。(3)运用低速碰撞仿真试验验证正交优化铺层的CFRP防撞梁的可行性。先对由正交优化所得的CFRP材质防撞梁和铝合金材质防撞梁进行了自由和约束模态分析对比,得出了由正交优化所得的CFRP材质防撞梁的自由模态和约束两种情况下模态均比铝合金材质防撞梁高的结论。然后基于GB17354-1998标准对防撞梁建立了铝合金材质和CFRP材质的两种有限元模型,并在正面和60°角度低速碰撞工况中对铝合金和CFRP材质的两种模型从材料失效、吸能比吸能、侵入量、峰值力等方面进行了对比分析。结果表明优化后的CFRP铺层组合两种工况下其吸能比吸能、峰值力明显低于铝合金材质防撞梁,侵入量大于铝合金材质防撞梁,但远小于许应侵入量。在保证了防撞梁耐撞性的同时,由正交优化所得的CFRP材质防撞梁相比铝合金材质防撞梁减轻43%,约为1.51kg,轻量化效果明显。