车辆复合材料夹层结构的轻量化设计

车辆复合材料夹层结构的轻量化设计

现代车辆通过使用轻质结构来减轻车重，而复合材料夹层结构具有刚度大、质量轻等突出优点，因此在汽车上得到了广泛的应用。斯图加特车辆概念研究所的轻量化和混合设计部门与3A复合材料核心材料机构合作，开发了一种实现汽车轻量化的复合材料夹层结构。夹层结构是由较薄的面板和较厚的芯子胶接而成，其中，面板是主要的承载者，采用强度和刚度都较高的材料，主要承受侧向负荷和平面弯矩；而夹芯主要承受剪切力，采用密度较小的材料，起到减轻质量的作用。

对材料和部件进行压力和平面测试，并根据测试的材料值确定不同载荷下夹层结构的性能。对通用材料夹层结构进行测试并验证其变形行为，同时检查夹芯材料对变形行为的影响。以电动汽车底盘结构为研究对象，运用多载荷约束夹层结构轻量化设计方法对其进行轻量化研究，在静态和动态测试中观察其结构的变形行为。测试结果表明，由于采用复合材料夹层结构方式设计的结构件具有较高的结构刚度和强度，并具有较高水平的能量吸收能力，因此在保证车辆稳定性的前提下，夹层结构轻量化设计的效果良好。

未来的研究需对夹层材料和结构的性能进行实际的试验验证，并需要对泡沫材料、夹芯部件和夹层部件进行更多的测试。此外，还必须检测匹配的接合技术，以保证夹层结构的性能。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2016年第879期

作者：Simon M.Brückmannet et al

编译：赵唤