В связи с быстрым развитием автомобильной промышленности ежегодное производство и количество владельцев автомобилей продолжают расти, что приводит к глобальному энергетическому кризису и проблемам загрязнения окружающей среды, которые продолжают усиливаться. Сокращение выбросов углекислого газа на протяжении всего жизненного цикла автомобилей стало ключевым вопросом, который необходимо решить мировой автомобильной промышленности.
Всемирная алюминиевая ассоциация отмечает, что каждые 10% снижения массы автомобиля могут снизить расход топлива на 6–8%. В то же время в автомобильной промышленности облегчение транспортных средств может помочь традиционным двигателям снизить расход топлива, а электромобилям увеличить пробег. Это также одно из важных средств содействия энергосбережению транспортных средств и сокращению выбросов. Среди различных новых легких и высокопрочных материалов, используемых в конструкции легких конструкций, композиционные материалы из углеродного волокна имеют очевидные преимущества, заключающиеся в высокой удельной прочности и удельной жесткости. В то же время они обладают хорошей термостойкостью, устойчивостью к кислотной и щелочной коррозии и низкой коррозионной стойкостью. Коэффициент теплового расширения, хорошее удельное поглощение энергии и другие преимущества делают его лучшим выбором для облегченной конструкции внешних и внутренних деталей автомобилей.
Капот автомобиля является важной частью кузова автомобиля и выполняет такие функции, как защита двигателя и изоляция шума. В конструкции автомобильных капотов используются композитные материалы из углеродного волокна, которые позволяют уменьшить вес автомобильных капотов и эффективно уменьшить массу кузова автомобиля. Благодаря быстрому развитию технологий производства композитных материалов из углеродного волокна, технологических процессов и технологий численного моделирования в стране и за рубежом оптимизация конструкции и технологического проектирования автомобильных капотов из композитных углеродных волокон привлекла к этому большое количество исследователей.
The laminate structure design of the automotive carbon fiber composite hood and the single-layer engineering constants have a significant impact on the overall stiffness of the hood. Duan Chengjin et al. designed a hybrid sandwich structure of carbon fiber and glass fiber laminates (3K carbon fiber plain woven cloth as the surface layer, glass fiber cloth as the internal laminate) for automobile hood components. The quality of the automobile hood components is only It is 2.75kg, which is 4kg lighter than the original metal car hood. The research results show that the interlayer hybrid sandwich structure laminate design achieves controllable cost and the structural strength meets the needs of carbon fiber composite hood laminate structure design. Li Hao used ABAQUS software to conduct computer-aided engineering (CAE) design of the carbon fiber composite hood. Through static model analysis, he found that the four engineering constants (E1, E2, v12, G12) of the carbon fiber composite material single level are closely related to the carbon fiber composite engine. There is a certain correlation between cover stiffness, and the order of its influence is: G12>E2>E1>v12.
Последним объектом исследования является использование многоэтапного метода совместной оптимизации концептуального проектирования, тестирования характеристик материалов и технологического проектирования, чтобы, наконец, достичь облегченной конструкции капотов из композитного углеродного волокна, одновременно отвечающих различным механическим свойствам и требованиям производственного процесса.
