汽車前保險杠輕質材料的選擇和部件制造技術

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汽車前保險杠輕質材料的選擇和部件制造技術

在汽車輕量化設計中，前保險杠是最具有優勢的汽車子系統之一。詳細分析了輕質復合材料應用于前保險杠碰撞和保險杠梁的設計。集成碰撞盒和保險杠的創新設計提高了其耐撞性。該材料解決方案是從組件成本和生產過程的有效性角度提出的。在保險杠梁的3種材料應用中，進行了準靜態的沖擊試驗。3種材料分別為玻璃纖維氈增強熱塑性塑料（GMT）、內含織物的玻璃纖維氈增強熱塑性塑料（GMTex）和具有單向型玻璃纖維層的增強熱塑性塑料（GMT-UD）。主要參數有沖擊能量、峰值負荷、耐撞性、能量吸收和剛度。這些參數作為所提出的材料解決方案與擠壓成形鋼鐵解決方案進行對比的評價指標。通過有限元分析對預測結果進行了評價，并與其它現有的解決方案進行了比較分析，證明了所提出的創新輕質材料的設計理念和解決方案的有效性。

有限元分析結果如下。①GMT的抗拉強度最低。試驗結果顯示，包含單向纖維的GMT縱向抗拉強度提高了125%，但其橫向抗拉強度卻減小了11%。②GMTex和GMT-UD在橫向和縱向上的抗拉伸強度都提高了117%。③與抗拉強度相比，抗壓強度對材料結構的變化不敏感。④沖擊試驗表明，與其它材料相比，GMTex具有最高的吸收能量、最小的峰值反應力。⑤數值預測顯示，在模具成形的集成保險杠-碰撞盒方案中，GMT-UD表現出更好的性能，具有最小負荷峰值和可控的斷裂行為。⑥一般來說，從低速沖擊試驗和數值預測的結果可以為輕量化復合材料汽車保險杠系統的創新和模塊化提供有價值的信息。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第120期

作者：G. Belingardi et al

編譯：王維