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碳纤维复合材料汽车部件的设计思路

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-12-16【


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  将碳(C)纤维复合材料(Material)的设计导入车辆工程(Engineering),对于减重有明显的成效,连带其相较于金属材料的设计手法,也大为不同。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。对于碳纤维复合材料汽车部件的设计需要综合考虑(consider)材料的性质和部件性能的平衡,实现最优设计思路。
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  碳纤维复复合材料(Material)的设计,会随著结构体本身受力情况(Condition),而改变叠层角度、叠层厚度,甚至要利用几何特征将其力量传导到复合材料较强的地方。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。考量其制程与破坏(vandalism)模式(pattern),在设计之初,即要如何预估哪种破坏模式会先行发生。再者,由于复合材料的破坏往往都是属于瞬间的行为,并非像金属材料一样,拥有一段塑性变形,才完全断裂(fracture);因此复材不易由实验(experiment)去判断何种破坏模式先发生,且很容易会产生误判,故而在设计上,非常需要导入电脑辅助工程(Engineering)分析(Analyse),模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)真实的使用情况,先行了解(Find out)结构骼可能(maybe)生破坏的区域以及破坏后的行为,进而改良其设计。需要注意(attention)碳纤维铺放的方向,可以不用主应力方向图判断力量传递(transmission)的方向,并且注意纤维叠层应尽量保持对称(symmetry)性,以避免在成形后有可能产生翘曲的现象。推荐了解:碳纤维复合材料在汽车应用上的设计优势(解释:能压倒对方的有利形势)

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  复合材料(Material)应用于结构件产品(Product),并非只是单纯的将原有的材料,替换成碳(C)纤维复合材料而已,事实(Fact)上,这种材料对于所构成的结构形式,受力方向等相当的敏感(感觉敏锐),自然也提高了设计条件的复杂度;因此,若仅以传统的设计方式方法进行开发设计,实难满足设计需求;但若藉由电脑辅助工程(Engineering)的模拟,估算结构的刚性、强度(strength),则可以快速的了解(Find out)结构件在哪些方向的受力较为严苛,利用复合材料的特性,将材料设计于较为严苛的受力方向,以减少不必要的材料藉此达到轻量化之目的,对于加速产品开发来说,更无疑是如虎生翼,可达成事半功倍的效果。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

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