[发明专利]碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁

说明书

本发明提供了一种碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁，属于汽车被动安全领域。碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁包括上面板、波纹芯板和下面板，波纹芯板横截面是波纹状，能在提供足够刚度的同时尽量减少防撞梁质量。上面板与波纹芯板之间、波纹芯板与下面板之间通过胶粘连接。上面板、波纹芯板及下面板均采用0°、‑45°、45°、90°混合交替铺层方式，通过碳纤维预浸布的层数来控制各自的厚度。本发明所用的模具包括波纹芯板阳模，波纹芯板阴模和面板阴模，波纹芯板阴模同时又是面板阳模，能够节省模具成本和生产的时间成本。能够有效的实现防撞梁的轻量化设计，减少燃油汽车的油耗或者增加电动汽车的续航里程。

技术领域

本发明属于汽车被动安全技术领域，具体涉及一种碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁。

背景技术

随着国家大力提倡新能源汽车，新能源汽车最近几年得到了快速的发展。但纯电动汽车的电池续航里程并没有得到很大的突破，而电动汽车车重降低10％，其续驶里程可增加5.5％，轻量化对电动汽车的作用非同小可。一方面汽车防撞梁作为白车身前端结构重要的组成部分，对防撞梁进行轻量化设计能够为整车的轻量化设计做出重要贡献，另一方面汽车防撞梁作为汽车正面和偏置碰撞时的吸能部件，要承受碰撞冲击载荷，通过塑性变形吸收碰撞能量，并将剩余冲击能量传递给吸能盒和前纵梁等零部件，其结构的刚度、抗撞性和吸能性直接影响汽车的被动安全性。因此，设计一款质量轻且满足碰撞安全性的汽车防撞梁非常有必要。

传统的汽车防撞梁主要是高强度和铝合金防撞梁，对于新能源汽车来说这两种材料的防撞梁轻量化效果不够理想。碳纤维复合材料不仅比刚度、比强度高，而且具有耐疲劳、抗冲击吸能特性优异、结构尺寸稳定性好、设计性好等一些列特点。因此运用碳纤维复合材料，通过合理的结构设计，能够使汽车防撞梁在保证碰撞性能的同时最大化的减轻质量。

发明内容

根据上述轻量化和碰撞安全性能的要求，本发明设计一款新型的碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁。

本发明的技术方案：

一种碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁，包括上面板1、波纹芯板2和下面板3，所述的波纹芯板2横截面是波纹状，在提供足够刚度的同时减少防撞梁质量；所述的上面板1与波纹芯板2之间、波纹芯板2与下面板3之间通过胶粘连接；所述的上面板1、波纹芯板2和下面板3均采用0°、-45°、45°、90°混合交替铺层，且采用关于中面对称的铺层方式，通过碳纤维预浸布的层数来控制各自的厚度。

所述的上面板1和下面板3的厚度为0.8mm～3.6mm，所述的波纹芯板2的幅值为10mm～100mm，所述的波纹芯板2的波数为2个～8个，所述的波纹芯板2的厚度为0.8mm～3.6mm；所述的碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁的厚度为32mm～42mm，宽度为100mm～200mm，长度为1000mm～1500mm。

本发明的有益效果：本发明的碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁，是由碳纤维的上面板、波纹芯板和下面板通过粘胶而成的夹层结构。碳纤维复合材料的应用能够实现汽车防撞梁的轻量化设计，减少燃油汽车的油耗或者增加电动汽车的续航里程。同时波纹结构芯板的应用能够提高在提高防撞梁刚度的同时最大限度的减少防撞梁的质量，进一步实现轻量化。本发明所用的模具包括波纹芯板阳模4，波纹芯板阴模5和面板阴模6，所述的波纹芯板阴模同时又是面板阳模，能够节省模具成本和生产的时间成本。

附图说明

图1是本发明所述的碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁的结构示意图。

图2是本发明所述的碳纤维增强复合材料波纹芯夹层结构汽车防撞梁的截面放大图。

图3是本发明所述的面板模具、波纹芯板模具示意图。

图4是本发明所述的碳纤维预浸布铺层方式示意图。