Compósitos reforçados com fibra de carbono atendem aos requisitos leves dos pára-choques automotivos
Com a escassez de energia e poluição ambiental, maiores exigências foram colocadas no desenvolvimento da indústria automotiva. Corpo leve é particularmente importante. As três formas de redução de peso são a aplicação de materiais leves, projeto de otimização estrutural e processo de fabricação avançado, em que a substituição de material é considerada o método mais eficaz, compósitos reforçados com fibra de carbono são amplamente utilizados em indústrias de alta tecnologia, como aviação, aeroespacial , etc. devido à sua elevada rigidez específica, resistência específica e excelentes características de absorção de energia. Nos últimos anos, também tem sido usado como um material leve no design leve de veículos novos de energia.
Compósitos reforçados com fibras de carbono possuem propriedades como anisotropia, assimetria de tensão e compressão e efeitos de taxa de deformação. A pesquisa sobre sua teoria e aplicação é amplamente divulgada. Os ensaios de compressão quase-estática e dinâmica de tubos quadrados compósitos reforçados com fibra de carbono são normalmente realizados. Os efeitos da geometria do tubo quadrado, da fração de volume da fibra e da taxa de deformação nas propriedades de britagem e nas características de absorção de energia são analisados. Simulação numérica e métodos experimentais são usados. O estudo de diferentes estruturas compósitas reforçadas com fibras de carbono confirmou que a seleção de critérios de falha tem um impacto importante nos resultados de predição de desempenho de estruturas compostas. No entanto, existem poucas pesquisas sobre o design de otimização de compósitos reforçados com fibra de carbono aplicados à resistência a colisões de estruturas de carrocerias de veículos. O método multi-escala é usado para obter o modelo constitutivo do material compósito reforçado com fibra de carbono e o esqueleto do corpo do veículo elétrico compósito reforçado com fibra de carbono que atende ao requisito de resistência ao choque é projetado, reduzindo assim grandemente a qualidade do corpo.
O sistema de pára-choques é o principal elemento de suporte de carga e de absorção de energia na colisão de baixa velocidade do carro. Desempenha um papel vital na proteção de outras partes do carro e na segurança dos ocupantes. O composto de moldagem de chapa de alta resistência (SMC) é usado para substituir as peças originais do pára-choques. O material de aço é baseado na análise de simulação para otimizar a espessura e a estrutura da estrutura do pára-choques do SMC. Com base em garantir a resistência ao choque, a qualidade do pára-choques é reduzida em 29% em comparação com o pára-choques de aço de alta resistência original; consideração abrangente do processo de resistência a impactos e de moldagem Um pára-choques de liga de alumínio é projetado. A espessura da parede do pára-choques é otimizada pelo projeto de teste composto central e método de superfície de resposta adaptativa. Ao projetar uma estrutura de pára-choques usando um material compósito reforçado com fibra de carbono, é necessário considerar as características do material compósito e as especificações de fabricação e segurança da estrutura do pára-choques.
A fim de estudar os requisitos de design leve de um determinado pára-choque de veículo elétrico e a capacidade de fabricação da estrutura, foi projetado um pára-choque integral composto por matriz de resina reforçada com fibra de carbono e a qualidade mínima do sistema de pára-choques foi otimizada. Métodos, através do método de amostragem hipercubo latim aproximam a tecnologia de modelagem e o algoritmo genético para o design leve da estrutura do pára-choques, a fim de fornecer referência para o projeto leve de pára-choque composto à base de resina reforçada com fibra de carbono (CFRP). Estudos têm sido realizados para testar as propriedades mecânicas quase estáticas e dinâmicas de compósitos com matriz de resina reforçada com fibra de carbono. Um pára-choques de carro composto de matriz de resina reforçado com fibra de carbono leve é projetado para os requisitos de design leve e capacidade de fabricação de um pára-choque de veículo elétrico puro. Com base na simulação do método dos elementos finitos, a resistência ao choque é usada como uma restrição. Design leve e otimizado da estrutura.
