汽車多種復合材料結構開發(fā)

汽車多種復合材料結構開發(fā)

由于汽車行業(yè)被認為是世界能源消耗和污染物排放的主要來源，因此各個國家都制定了相應的法規(guī)，以限制汽車的能源消耗和污染物排放。汽車輕量化是降低汽車能源消耗和污染物排放的有效措施。未來汽車不僅作為一種交通工具，還將成為人們工作和休息的場所。對此，克萊姆森大學的國際汽車研究中心與通用汽車啟動了一項名為Deep Orange的工程，該工程意在通過使用多材料復合結構開發(fā)出適合年輕人使用的城市汽車。

目前，Deep Orange工程已經(jīng)實施了5期，正在進行的是Deep Orange工程的第6期。在第6期工程中，設計了靈活高效的清潔動力系統(tǒng)，可行的輕量化結構工程以及盡可能低的成本。因而，第6期工程在實現(xiàn)清潔動力系統(tǒng)時采用純電動汽車架構。在實現(xiàn)輕量化結構工程時，則采用碳纖維復合材料。由于碳纖維復合材料的成本較高，因此為降低成本則采用碳纖維復合材料與金屬基復合材料兩種材料。應用時，首先將這兩種復合材料應用在車身覆蓋件中，并加工成薄層；之后將這兩種復合材料薄層進行交替鋪設，并將整車質量作為目標函數(shù)、不同覆蓋件的厚度作為優(yōu)化變量、汽車的碰撞安全性要求作為約束條件，采用近似優(yōu)化算法進行優(yōu)化，確定多種復合材料覆蓋件的厚度；最后，對設計后的汽車模型進行整車剛度的有限元分析，并制造實車原型進行聯(lián)邦汽車安全標準（FMVSS）中規(guī)定的正面碰撞測試。

Christopher Flegel et al. SAE 2016-01-1334.

編譯：李臣