基于碳斜纹织物复合材料的电动汽车车身结构轻量化设计



基于碳斜纹织物复合材料的电动汽车车身结构轻量化设计

复合材料与金属材料相比，其微观结构不均匀性和性能复杂性使得其设计更具挑战性。本文旨在开发一种预测碳斜纹织物复合材料的三维弹性模型，该材料将应用于电动汽车车身结构耐撞性分析。通过光学显微镜测量T300碳斜纹织物复合材料的显微组织，获得其几何参数，建立了层压复合材料中代表性体积单元的有限元模型，并应用均化技术描述材料的弹性特性。将数值模拟结果与单轴拉伸和三点弯曲试验结果进行比较。将这种材料的本构模型应用到电动汽车车身结构顶部和侧杆冲击碰撞的试验研究中。顶部碰撞试验中，给刚性试验压板顶部施加一个冲击力，随着刚性试验台板的向下运动，顶部接触反作用力随着位移的增加而逐渐增加；侧杆试验中，将车体加速到29km/h，与刚性圆柱接触深度达254mm，撞击位置定位在乘员的质心位置，针对不同的撞击高度，比较模拟结果。研究表明，利用弹性特性计算得到的层压板变形行为与拉伸和弯曲试验结果吻合良好，最大相对误差为4.04%和7.79%。车身采用碳斜纹织物复合材料相比之前采用的玻璃纤维增强塑料，其质量减轻28%。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2013年第97期

作者：Qiang Liu

编译：李晓娜