汽車多種復合材料結構開發

汽車多種復合材料結構開發

由于汽車行業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，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出適合年輕人使用的城市汽車。

目前，Deep Orange工程已經實施了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，可行的輕量化結構工程以及盡可能低的成本。因而，第6期工程在實現清潔動力系統時采用純電動汽車架構。在實現輕量化結構工程時，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、不同覆蓋件的厚度作為優化變量、汽車的碰撞安全性要求作為約束條件，采用近似優化算法進行優化，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邦汽車安全標準（FMVSS）中規定的正面碰撞測試。

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

編譯：李臣