汽车领域纤维复合材料构件轻量化设计与工艺研究进展
发布时间：2021-06-25 12:42
纤维复合材料由增强纤维与基体材料复合而成,具有强度高、密度小、耐腐蚀性好、可设计性强的优点,在汽车领域得到了广泛应用。随着汽车领域向低成本、高效率、自动化不断发展,复合材料构件成型制备面临更高的轻量化要求。从材料、结构、工艺三个方面综述汽车领域纤维复合材料构件轻量化研究进展,介绍连续纤维复合材料零部件的发展和应用,重点给出汽车领域纤维复合材料轻量化结构设计与加工工艺,对纤维复合材料发展的机遇和挑战进行展望。在节能减排的背景下,纤维复合材料在汽车轻量化设计中将有更广泛的应用。同时,如何降低复合材料制品成本也将成为新的挑战。
【文章来源】：材料工程. 2020,48(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
拓扑优化设计域及优化结果[39]
LCM成型工艺是将液态树脂(或加热熔化预置的树脂膜)注入铺在模具上的纤维预成型体,树脂在流动的同时完成纤维的浸润并经固化成为制品。与热压罐成型相比,液体成型工艺可以省去预浸料加工、预浸料低温储存和使用昂贵的热压罐三道工艺过程,是一种成本相对较低的工艺。RTM成型工艺是最主要的液体成型技术,它成型周期短、表面粗糙度好、尺寸精度高、制品纤维含量高[47],构件减重效果明显,能达到较好的轻量化效果。图2为采用RTM工艺制造的车身面板[48]。4.2 新型成型技术
气压成型可避免模具之间的刚性接触,使得构件表面成型质量更好。通过气体加压,可以使构件受力均匀,从而得到厚度分布均匀的制品。该方法也因此有着其他方法无法替代的优点。以制造纤维金属层合板为例,通过热气压成型,可以使层合板受力均匀,再加上气体与工件之间为柔性接触,就可以在提高工件表面质量的同时得到性能更高的制品,目前,武汉理工大学陈一哲等[54]通过热气压成型的方法,得到了成型质量良好的碳纤维复合材料零件,图3为使用气压成型制造的碳纤维零件。总体来看,采用单一的成型方法难以满足汽车领域对于复合材料构件高效率、低成本的生产要求。为了更好地达到轻量化目标,需要综合每种方法的优缺点,取长补短、合理选择。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFRP制孔加工技术的研究进展与发展趋势[J]. 付鹏强,蒋银红,王义文,许成阳,周丽杰. 航空材料学报. 2019(06)
[2]碳纤维及其复合材料在汽车领域的应用[J]. 李春晓. 新材料产业. 2019(01)
[3]加快汽车轻量化材料创新发展[J]. 王本力,曾昆. 新材料产业. 2018(10)
[4]汽车用碳纤维复合材料的结构设计与加工工艺[J]. 张胜男,刘艳兵. 汽车工艺与材料. 2018(09)
[5]航空航天领域先进复合材料制造技术进展[J]. 张璇,沈真. 纺织导报. 2018(S1)
[6]汽车轻量化技术:铝/镁合金及其成型技术发展动态[J]. 付彭怀,彭立明,丁文江. 中国工程科学. 2018(01)
[7]化工新材料应用于我国汽车轻量化的机会分析——赴德国赢创工业集团考察的启示[J]. 白颐,马捷,乔冰,秦玉廷. 化学工业. 2018(01)
[8]镁合金摩擦焊的研究进展[J]. 游国强,郭伟,张秀丽,文恒玉,沈鹭. 材料工程. 2018(01)
[9]面向多目标的汽车悬架控制臂拓扑优化研究[J]. 张志飞,陈仁,徐中明,贺岩松,李伟. 机械工程学报. 2017(04)
[10]汽车轻量化用碳纤维复合材料国内外应用现状[J]. 刘万双,魏毅,余木火. 纺织导报. 2016(05)
博士论文
[1]复合材料层合板柔性机构拓扑优化方法研究[D]. 同新星.西北工业大学 2017
[2]纤维增强复合材料框架结构拓扑与纤维铺角一体化优化设计[D]. 段尊义.大连理工大学 2016
[3]道路机动车尾气污染物排放量的预测与控制措施研究[D]. 王小霞.长安大学 2012
硕士论文
[1]基于渐进均匀化理论的复合材料性能预测与分析[D]. 姜雪光.东北林业大学 2018
[2]复合材料悬架控制臂结构轻量化设计[D]. 杨绍勇.湖南大学 2017
[3]基于碳纤维复合材料特性的下摆臂结构轻量化设计[D]. 汪冬冬.湖南大学 2017
[4]碳纤维增强复合材料HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究[D]. 王跃飞.湖南大学 2017
[5]碳纤维复合材料发动机罩结构设计与优化[D]. 吴方贺.吉林大学 2017
[6]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[7]碳纤维复合材料汽车引擎盖的设计和工艺研究[D]. 张强.武汉理工大学 2014
[8]复合材料蜂窝夹层结构性能与连接研究及其在汽车车身上的应用[D]. 杨柳.华南理工大学 2012
本文编号：3249222
【文章来源】：材料工程. 2020,48(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
拓扑优化设计域及优化结果[39]
LCM成型工艺是将液态树脂(或加热熔化预置的树脂膜)注入铺在模具上的纤维预成型体,树脂在流动的同时完成纤维的浸润并经固化成为制品。与热压罐成型相比,液体成型工艺可以省去预浸料加工、预浸料低温储存和使用昂贵的热压罐三道工艺过程,是一种成本相对较低的工艺。RTM成型工艺是最主要的液体成型技术,它成型周期短、表面粗糙度好、尺寸精度高、制品纤维含量高[47],构件减重效果明显,能达到较好的轻量化效果。图2为采用RTM工艺制造的车身面板[48]。4.2 新型成型技术
气压成型可避免模具之间的刚性接触,使得构件表面成型质量更好。通过气体加压,可以使构件受力均匀,从而得到厚度分布均匀的制品。该方法也因此有着其他方法无法替代的优点。以制造纤维金属层合板为例,通过热气压成型,可以使层合板受力均匀,再加上气体与工件之间为柔性接触,就可以在提高工件表面质量的同时得到性能更高的制品,目前,武汉理工大学陈一哲等[54]通过热气压成型的方法,得到了成型质量良好的碳纤维复合材料零件,图3为使用气压成型制造的碳纤维零件。总体来看,采用单一的成型方法难以满足汽车领域对于复合材料构件高效率、低成本的生产要求。为了更好地达到轻量化目标,需要综合每种方法的优缺点,取长补短、合理选择。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFRP制孔加工技术的研究进展与发展趋势[J]. 付鹏强,蒋银红,王义文,许成阳,周丽杰. 航空材料学报. 2019(06)
[2]碳纤维及其复合材料在汽车领域的应用[J]. 李春晓. 新材料产业. 2019(01)
[3]加快汽车轻量化材料创新发展[J]. 王本力,曾昆. 新材料产业. 2018(10)
[4]汽车用碳纤维复合材料的结构设计与加工工艺[J]. 张胜男,刘艳兵. 汽车工艺与材料. 2018(09)
[5]航空航天领域先进复合材料制造技术进展[J]. 张璇,沈真. 纺织导报. 2018(S1)
[6]汽车轻量化技术:铝/镁合金及其成型技术发展动态[J]. 付彭怀,彭立明,丁文江. 中国工程科学. 2018(01)
[7]化工新材料应用于我国汽车轻量化的机会分析——赴德国赢创工业集团考察的启示[J]. 白颐,马捷,乔冰,秦玉廷. 化学工业. 2018(01)
[8]镁合金摩擦焊的研究进展[J]. 游国强,郭伟,张秀丽,文恒玉,沈鹭. 材料工程. 2018(01)
[9]面向多目标的汽车悬架控制臂拓扑优化研究[J]. 张志飞,陈仁,徐中明,贺岩松,李伟. 机械工程学报. 2017(04)
[10]汽车轻量化用碳纤维复合材料国内外应用现状[J]. 刘万双,魏毅,余木火. 纺织导报. 2016(05)
博士论文
[1]复合材料层合板柔性机构拓扑优化方法研究[D]. 同新星.西北工业大学 2017
[2]纤维增强复合材料框架结构拓扑与纤维铺角一体化优化设计[D]. 段尊义.大连理工大学 2016
[3]道路机动车尾气污染物排放量的预测与控制措施研究[D]. 王小霞.长安大学 2012
硕士论文
[1]基于渐进均匀化理论的复合材料性能预测与分析[D]. 姜雪光.东北林业大学 2018
[2]复合材料悬架控制臂结构轻量化设计[D]. 杨绍勇.湖南大学 2017
[3]基于碳纤维复合材料特性的下摆臂结构轻量化设计[D]. 汪冬冬.湖南大学 2017
[4]碳纤维增强复合材料HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究[D]. 王跃飞.湖南大学 2017
[5]碳纤维复合材料发动机罩结构设计与优化[D]. 吴方贺.吉林大学 2017
[6]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[7]碳纤维复合材料汽车引擎盖的设计和工艺研究[D]. 张强.武汉理工大学 2014
[8]复合材料蜂窝夹层结构性能与连接研究及其在汽车车身上的应用[D]. 杨柳.华南理工大学 2012
本文编号：3249222
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