碳纤维汽车保险杠设计要点有哪些?

  江苏博实科技:汽车在发生高速碰撞的时候,保险杠梁和吸能支架是发挥作用的主要部件。传统的汽车保险杠采用钢材制成,随着燃油价格的上涨和对废气排放量的限制,汽车制造商开始寻求新的轻量化材料希望可以取代传统金属材料。碳纤维复合材料在汽车保险杠上的应用可以有效的减轻汽车重量,实现节能减排。(推荐浏览:碳纤维汽车轻量化产品(图))那么碳纤维汽车保险杠的设计要点有哪些?博实今天给大家做个简单的总结。

 

  碳纤维的纤维取向不同,吸能特性也不相同。在制作碳纤维汽车保险杠的时候,为了满足在不同方向上的不同强度和刚度的要求,所以每层预浸料的铺设主方向也不相同。因为铺层的角度、各铺层角铺层的百分比、铺层顺序等铺层设计对保险杠的强度和刚度都有着直接的影响。所以博实在制作工艺中一直强调的铺层铺设角度为0°、90°、+45°、-45°,每个铺层角的铺层百分比都应该≥10%。

(碳纤维汽车保险杠)

  理论上说,保险杠系统吸收能量的能力是与碳纤维复合材料的厚度成正比的。但是在产品测试实验中,摆锤的加速度值会随之厚度的增加而增加,这会导致碳纤维蒙皮与摆锤之间的冲击力加大,所以,碳纤维汽车保险杠的厚度必须要控制在合理的范围内,并不是越厚越好。

 

  博实研究发现,在碳纤维汽车保险杠系统中,除了汽车保险杠梁,吸能支架在高速碰撞中也有着不寻常的作用。在实验中,当碳纤维吸能支架的厚度达到3mm的厚度,它的吸能效果已经比钢材的保险杠系统吸能效果好得多。相对于低速碰撞,在高速碰撞中,碳纤维复合材料的保险杠系统碰撞性能的优势更加明显。

(碳纤维汽车保险杠)

  不仅如此,因为碳纤维复合材料的刚度相比于钢材的刚度要大得多,所以碳纤维复合材料保险杠梁的变形会比钢材料的保险杠梁更小,保险杠梁的整体性能会更好。如果吸能支架也一样采用了碳纤维复合材料,保险杠梁的最大形变和摆锤最大加速度与钢材的吸能支架差不多,但是在分量上,碳纤维支架的重量减少了66%左右。这对于减少油耗和排放是非常有利的。

 

  碳纤维复合材料除了可以在汽车保险杠上使用,在汽车上其他部件的使用也是很多的。如:车身、车门、内饰件、汽车前唇、后视镜壳、刹车片、传动轴、座椅、轮毂等等。一旦碳纤维复合材料的技术有了突破可实现量产,碳纤维复合材料走进千家万户也并不是没有可能。