鋼?CFRP異質復合B柱的彎曲實驗分析

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]；……