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鋼?CFRP異質復合B柱的彎曲實驗分析

2023-02-03 00:58:22馬治軍黃朝陽滕昊林建平
精密成形工程 2023年1期
關鍵詞:復合材料工藝實驗

馬治軍,黃朝陽,滕昊,林建平

復合材料成形

鋼?CFRP異質復合B柱的彎曲實驗分析

馬治軍1,黃朝陽1,滕昊2,林建平2

(1.上海賽科利汽車模具技術應用有限公司,上海 202106;2.同濟大學 機械與能源工程學院,上海 200092)

為提高B柱的抗彎性能,通常會在B柱上額外焊接補丁板,但同時也增加了B柱的重量。在原始B柱上鋪設碳纖維增強復合材料(CFRP),獲得鋼?CFRP異質復合B柱,取消B柱的鋼制加強板,實現B柱的輕量化。通過熱沖壓制備原始B柱及帶補丁板B柱,并以原始B柱為凹模,采用真空袋壓工藝制備鋼?CFRP異質復合B柱。基于2018版C?NCAP側面碰撞實驗要求,設計B柱三點彎曲夾具,進行原始B柱、帶補丁板B柱及鋼?CFRP異質復合B柱的三點彎曲實驗,并對其重量及彎曲性能進行分析。原始B柱重量4.1 kg,三點彎曲實驗測得其剛度為0.763 kN/mm,最大載荷為21.59 kN,平均力為14.52 kN;帶補丁板B柱質量為5.6 kg,三點彎曲實驗測得其剛度為1.095 kN/mm,最大載荷為31.08 kN,平均力為18.38 kN;鋼?CFRP異質復合B柱總質量4.7 kg,三點彎曲試驗測得其剛度為1.071 kN/mm,最大載荷為31.76 kN,平均力為19.58 kN。在保持剛度、最大載荷及平均力等彎曲力學性能不變的前提下,相對于帶補丁板B柱,鋼?CFRP異質復合B柱可以減輕質量0.9 kg,并且吸能更優,實現了B柱的輕量化。

碳纖維增強復合材料;真空袋壓工藝;鋼?CFRP異質復合B柱;三點彎曲;輕量化

金屬-碳纖維增強復合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)異質復合構件將金屬與CFRP連接后一起進行承載,可提高構件的拉伸、彎曲、抗沖擊等力學性能[1-5],進而助力實現零件的輕量化設計。根據金屬和CFRP成形先后順序及連接方式,目前金屬-CFRP異質復合結構成形工藝路線可以分為4類:金屬和CFRP分別制造成形后,再采用膠、鉚、焊等手段進行連接[6-9];……

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