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汽車(chē)前保險(xiǎn)杠輕質(zhì)材料的選擇和部件制造技術(shù)

在汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)中，前保險(xiǎn)杠是最具有優(yōu)勢(shì)的汽車(chē)子系統(tǒng)之一。詳細(xì)分析了輕質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用于前保險(xiǎn)杠碰撞和保險(xiǎn)杠梁的設(shè)計(jì)。集成碰撞盒和保險(xiǎn)杠的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高了其耐撞性。該材料解決方案是從組件成本和生產(chǎn)過(guò)程的有效性角度提出的。在保險(xiǎn)杠梁的3種材料應(yīng)用中，進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)的沖擊試驗(yàn)。3種材料分別為玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料（GMT）、內(nèi)含織物的玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料（GMTex）和具有單向型玻璃纖維層的增強(qiáng)熱塑性塑料（GMT-UD）。主要參數(shù)有沖擊能量、峰值負(fù)荷、耐撞性、能量吸收和剛度。這些參數(shù)作為所提出的材料解決方案與擠壓成形鋼鐵解決方案進(jìn)行對(duì)比的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)有限元分析對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并與其它現(xiàn)有的解決方案進(jìn)行了比較分析，證明了所提出的創(chuàng)新輕質(zhì)材料的設(shè)計(jì)理念和解決方案的有效性。

有限元分析結(jié)果如下。①GMT的抗拉強(qiáng)度最低。試驗(yàn)結(jié)果顯示，包含單向纖維的GMT縱向抗拉強(qiáng)度提高了125%，但其橫向抗拉強(qiáng)度卻減小了11%。②GMTex和GMT-UD在橫向和縱向上的抗拉伸強(qiáng)度都提高了117%。③與抗拉強(qiáng)度相比，抗壓強(qiáng)度對(duì)材料結(jié)構(gòu)的變化不敏感。④沖擊試驗(yàn)表明，與其它材料相比，GMTex具有最高的吸收能量、最小的峰值反應(yīng)力。⑤數(shù)值預(yù)測(cè)顯示，在模具成形的集成保險(xiǎn)杠-碰撞盒方案中，GMT-UD表現(xiàn)出更好的性能，具有最小負(fù)荷峰值和可控的斷裂行為。⑥一般來(lái)說(shuō)，從低速?zèng)_擊試驗(yàn)和數(shù)值預(yù)測(cè)的結(jié)果可以為輕量化復(fù)合材料汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的創(chuàng)新和模塊化提供有價(jià)值的信息。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第120期

作者：G. Belingardi et al

編譯：王維