传统的碳纤维汽车配件-保险杠一般都是采用钢材料制成的,但是随着燃油价格的上升和废气排放量的限定,汽车制造的轻量化发展方向也对保险杠的材质提出新的要求。
采用碳纤维复合材料取代传统金属材料,可以有助于减轻车体自重,节约燃油,减少废气排放。这不仅是业内的共识,也是应用逐步深化的结果。
碳纤维汽车配件的应用形式是多种多样的:从车内饰板、车身覆盖件、发动机罩、车门、车架、保险杠、扰流板、传动轴、制动摩擦片、座椅、轮毂、燃料储存罐等等,碳纤维复合材料的身影已不鲜见。
汽车在发生高速碰撞时,保险杠梁和吸能支架是发挥作用的主要部件。那么,采用碳纤维复合材料取代钢材料来制作汽车保险杠部件,实际效果如何呢?在应用中又有哪些要点需要把握?
碳纤维汽车配件-保险杠梁并非越厚越好:
从理论上说,保险杠系统吸收的能量与碳纤维复合材料的厚度成正比,材料越厚,吸能越多。随着厚度的增加,保险杠梁的**变形会随之减小,并且减少的幅度会越来越小。但实验结果显示,摆锤的加速度值会随着厚度的增加而增大,这会导致蒙皮和摆锤之间冲击力的增大,因此,碳纤维汽车配件保险杠梁的厚度必须控制在一定范围内。
碳纤维保险杠系统的应用效果:
碳纤维复合材料保险杠梁能吸收钢制保险杠梁相同的能量,但是因为碳纤维复合材料的刚度比钢的刚度大,所以碳纤维复合材料保险杠梁的变形会比钢材料的保险杠梁更小,保险杠梁的整体性能会更好。
当吸能支架也采用碳纤维复合材料时,其保险杠梁的**变形和摆锤的**加速度与钢材料的吸能支架差不多,但是碳纤维支架的质量至少减轻了66%,轻量化效果非常可观。
重视碳纤维复合材料的铺层设计:
由于碳纤维的纤维取向不同,其吸能特性也会有所不同。碳纤维复合材料层合板是由单层板粘合而成,层合板一般是由不同方向的纤维层组成,以满足在不同方向上的不同强度和刚度要求,因此每层材料的主方向各不相同。自此情况下,铺层角度、各铺层角铺层的百分比、铺层顺序等铺层设计对复合材料结构的强度、刚度和稳定性都有直接的影响。
碳纤维汽车配件的影响不可小觑:
除了保险杠梁外,智上新材同时强调吸能支架在高速碰撞中的作用。其认为,当大部分能量被吸能支架吸收后,保险杠梁仅能吸收少量的能量,有实验证明,当用于吸能支架的碳纤维复合材料厚度达到3mm时,其吸能效果已经优于钢材料保险杠系统的吸能效果。
尤为重要的是,相对于低速碰撞,在高速碰撞中碳纤维复合材料保险杠系统的碰撞性能优势更加明显。
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