电动车轻量化复合材料车身骨架多尺度分析
发布:2018-06-04 09:01:12 浏览:2863次

复合材料由于其微观结构的非均匀性以及复杂的力学特性,使得其零部件设计难度大大增加。采用多尺度分析的方法,根据T300/Epoxy 斜纹机织复合材料细观几何参数,建立其单胞几何模型,引入周期性边界条件对单胞结构进行有限元分析,进而预测复合材料层合板三维弹性性能参数,并通过力学试验证明试验结果和预测结果较为接近;利用LS-Dyna 中的MAT_54建立复合材料渐进失效模型,通过三点弯曲试验结果调整模型参数,结果得到的复合材料渐进失效模型仿真结果与试验结果一致;将调整好的复合材料渐进失效模型应用到电动车复合材料车身骨架轻量化设计中,对复合材料骨架进行顶压仿真以及柱碰仿真分析。分析结果表明,复合材料车身骨架设计符合法规要求,与铝合金骨架相比,在重量减轻59%的同时表现出更好的耐撞性能。

       随着能源问题对人们带来的影响日益加剧,电动车的发展受到了更为广泛的关注。但由于其电池重量过重,使得电动车的有效载荷过低,续航里程较小。为了解决这一难题,可以通过轻量化技术,包括新材料的应用以及结构优化等,减轻电动车的重量,达到降低能耗,提高续航里程的目的。由此可见轻量化技术对电动车的发展意义重大。纤维增强复合材料由于其较高的比强度、比刚度,在电动车轻量化中倍受青睐。因此,对于复合材料汽车零部件及总成的设计与制造方法成为研究的热点。国内外学者通过理论、试验以及数值模拟的方法对复合材料的力学性能进行了系统的研究。MAMALIS 等针对复合材料薄壁管的耐撞性进行了系统的试验研究。试验结果表明应变率、纤维铺层顺序、纤维体积分数以及管的壁厚对结构的耐撞性能起决定性作用。YANG 等对3D 编织复合材料方管的吸能特性进行了深入的研究。NG 等用有限元法获得了机织复合材料二维本构模型,通过与试验对比验证该模型的正确性。左中鹅等针对平纹织物层合板细观结构建立了代表性体积元(Representative elemental volume, RVE)有限元模型,预测该复合材料模量,并根据失效准则对RVE 的强度进行预测。结果表明采用有限元预测的模量与实际值一致,单胞强度与实际强度吻合。DENG 等采用有限元数值仿真的方法对平纹玻璃纤维复合材料的弹性性能进行分析,所得预测结果与试验结果相吻合。        

       OBRADOVIC 等利用商用有限元软件LS-DYNA 对机织碳纤维增强复合材料进行建模,并将其运用到高速赛车的前端部件设计中。FEREBOLI 等利用LS-Dyna 中的MAT54 对复合材料波纹板有限元模型的建立进行了详细的介绍,并对其轴向压溃进行数值仿真,再与试验进行对比。MAMALIS 等对机织复合材料方管建立渐进失效有限元模型,并对其进行轴向静态和动态分析。

咨询热线:13775000380

-友情链接-