結構加強與材料優化設計

結構加強與材料優化設計

刊名：Automotive Engineering International（英）

刊期：2014年第7期

編譯：李振國

復合材料零件相比傳統鋼板構造零件質量至少減輕50%。然而，要達到這種水平并降低成本和提高性能，必須做好細致的優化工作。

之前的復合材料后車門內部結構需要大量的金屬增強措施來增加強度、耐久性及零件的尺寸精度。這種設計同時限制了減輕系統質量的可行性。但通過將結構改成鉸鏈式，用于增強作用的金屬使用量可大幅降低，如圖1。這種結構的另一個益處是增加了第3排頭部空間。

由于材料的特性及工藝處理設計方面的優勢，可減小零件壁厚，同時也可保證強度和外觀造型要求。日產最新開發的外部嵌板材料為熱塑性聚烯烴（TPO），由荷蘭利安德巴賽爾公司（Lyondellbasell）提供，具有高流動性、高剛度性能。鑒于材料的高流動性，外部嵌板厚度可進一步減小。相比之前產品硬度總體保持不變。這些優化進一步減輕了產品質量，縮短了周期，提高了注塑成型經濟性。

內嵌板由含有30%的長玻璃纖維增強型聚丙烯（PP-GF30）注塑成型，并帶有色彩。長玻璃纖維具有顯著的強度和剛性，同時擁有與短玻璃纖維相同的緊湊特性。通過玻璃尺寸優化和拉擠工藝處理控制，內嵌板可與TPO飾板中非纖維部分進行色彩匹配。