挑战

美国一家主要的汽车OEM广泛使用轻质复合材料。实际上,它的工程师会定期测试和验证许多新的复合应用程序。

一种这样的应用包括有助于车辆稳定性的车身底部支架。这些传统上由钢制成的支架最初是由铝制成的,与钢制版本相比,每辆车可节省3 kg的重量。

工程师们希望进一步扩大界限。他们意识到,如果他们发现一种具有出色的强度重量比,高抗弯刚度,良好的扭转刚度的材料,则可以通过用连续纤维复合材料代替铝制支撑架来减轻更多的重量并改善性能。以及出色的疲劳强度。

解决方案

减轻重量同时保持结构完整性是任何产品在工程挑战中的重中之重,但这对于车辆来说是特别困难的障碍。为了满足车身底部支架的要求,建议使用百工吉的Glasforms™技术来生产连续的纤维增强支架。自动化的拉挤成型工艺可制造出连续的玻璃纤维或碳纤维增强的,具有恒定,均匀特性的恒定横截面轮廓。

每个托架支架均为两英尺长的矩形杆,其两端均加工有“ U”形,用于插入金属。作为支撑,百工吉的工程团队开发并分析了三种选择:单向,混合碳纤维和玻璃纤维型材;以及单向碳纤维和玻璃纤维型材。单向碳纤维轮廓;最后,用单向碳纤维和横向工程织物制成的型材具有将传播中潜在的裂纹最小化的优势。

测试表明,第一种选择的重量估计比铝制零件轻33%,抗弯刚度增加36%。第二种选择估计比铝制零件轻41%,抗弯刚度增加100%,但抗扭刚度大大降低。第三轮廓也比铝轻41%,弯曲刚度增加了50%,并且保持的扭转刚度略好于铝。

工程师选择第三种选择是因为它满足所有技术要求,并且具有最佳的性能组合。用于制造该零件的复合材料包括定制配方的热固性环氧树脂,该树脂还具有良好的耐腐蚀和耐化学性。这两个特性对于底盘汽车零件(例如,支架)至关重要。

为了进行验证,工程师对支架进行了广泛的振动,摇晃和道路测试,以测量疲劳强度。复合材料零件保持良好,并通过了严格的长期性能标准。

影响

对于汽车制造商来说,寻找减轻重量的方法是当务之急,因为重量轻意味着汽油车的燃油效率更高,而电动汽车的每次充电里程则更长。

百工吉复合材料支架托架使库存的铝制支架托架的重量得到轻量化。最终的复合材料组件比铝结构轻17%,同时还提高了抗弯刚度和抗扭刚度。

Tags: none

我有个想法