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玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車保險(xiǎn)杠中的應(yīng)用

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第131期

作者：Do-Hyoung Kim et al

編譯：于雅靜

為提高燃油效率，許多研究者嘗試以更輕的材料取代汽車零部件中沉重的金屬材料,如鋁或鎂合金、超高強(qiáng)度鋼或纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料。尤其玻璃纖維增強(qiáng)塑料和碳纖維增強(qiáng)塑料的復(fù)合材料受到廣泛關(guān)注，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，所述復(fù)合材料的比剛度和比強(qiáng)度高且具有高阻尼能力。通過將設(shè)計(jì)優(yōu)化過程與影響分析相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)了玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃墊熱塑性材料，以此減輕汽車保險(xiǎn)杠的質(zhì)量。對玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了預(yù)測，并且利用撞擊仿真進(jìn)行了保險(xiǎn)杠的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

對各種玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行了理論分析。利用微遺傳算法與撞擊仿真，對每個(gè)玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的保險(xiǎn)杠進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。選擇玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠最優(yōu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，測量其撞擊性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過最優(yōu)設(shè)計(jì)的玻璃與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的保險(xiǎn)杠比傳統(tǒng)保險(xiǎn)杠的質(zhì)量減輕33％，撞擊性能得到較大改善。