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AUTOMOBILEDESIGN|汽车设计

SMC复合材料汽车翼子板设计及性能研究

李波?周波

广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东省广州市511434

摘要：随着环境污染日益严重和能源危机不断加剧，汽车轻量化已成为现代汽车设计的重要研究方向。本文采用

新型SMC复合材料代替传统钢材作为汽车车身翼子板用材，在保证性能要求的前提下，通过模块化设计、

结构优化和工艺优化实现减重20%的目标，并通过约束模态和抗凹性仿真分析及翼子板性能试验结果对

比验证了SMC复合材料翼子板方案的合理性。

关键词：SMC?轻量化?翼子板?设计?性能

DesignandPerformanceStudyofSMCCompositeFendersforAutomobile

LiBo?ZhouBo

Abstract：Withtheincreasinglyseriousenvironmentalpollutionandenergycrisis,lightweighthasbecomeanimportantdirectionofautomobiledesign.

Inthispaper,SMCisusedtoreplacethetraditionalsteelasthematerialforfendersonautomobilebody.Onthepremiseofensuringthe

performancerequirements,thegoalof20%weightlossisachievedthroughmodulardesign,structuralandprocessoptimization.Therationality

oftheSMCfendersisveri?edthroughsimulationanalysisandtestresultscomparison.

Keywords：SMC,lightweight,fender,design,performance

1?前言表1?翼子板材料性能参数

不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料、低收缩

添加剂（LPA）等。树脂选择需要保证产品

随着环境污染日益严重和能源危机不断

项目单位要求测试结果具有良好的表面质量和刚性，从而克服二次

加剧，以改善汽车性能、提高燃油经济性、

纤维含量%3031.07

降低排放等为目的的汽车轻量化开发已成为

加工时的变形，以达到所需的精度

[3]；玻璃纤

密度g/cm31.91.87

维长度一般为25-30mm，并对材料强度及刚

现代汽车设计的重要方向。研究表明，汽车

模塑收

%-0.05-0.04

度性能起决定性作用；LPA低收缩添加剂主

每减重10%，可降5%～8%的燃油消耗量；

缩率

汽车重量每减轻100kg，每行驶1km的CO

2

要是用于降低材料收缩率，减少成型后表面

线性热膨

胀系数

10-6m/m，K10.008.7

波纹度，从而改善SMC产品表面质量。

排放量可减少12.5g[1]。

拉伸模量GPa99.5

本研究翼子板开发过程中，采用的SMC

SMC是一种轻质高强材料，且具有绝缘

拉伸强度MPa9092.4

材料性能参数如表1。

隔热、抗腐蚀、耐老化、设计自由度大、尺

弯曲模量GPa99.0

寸稳定性好的特点

[2]，其制造工艺简单，可

用于生产几何形状复杂的产品，目前已广泛

3?翼子板设计

弯曲强度MPa160160

冲击强度KJ/m27579

应用于汽车轻量化开发过程中。SMC作为一

种新型复合材料，目前已成功应用于国内外

多款车型的外覆盖件，如路虎揽胜、Jaguar

F-Pace、雪铁龙DS6等车型的尾门；雪铁龙

C8、福特F150等翼子板。

3.1?翼子板性能要求

翼子板作为白车身的重要组成部分，必

须具备良好的抵抗变形和冲击的能力。翼子

板相关性能要求如下：1）在满足工艺和装配

要求情况下，与原车型周边件间隙面差要求

一致，与钣金相比，减重效果不小于20%；2）

泊松比-0.30.33

形不大于5mm）；3）满足《GB11566乘用

车外部突出物》、《GB7063汽车护轮板》

和《GB/T24550汽车对行人的碰撞保护》

等法规要求。

2?SMC材料特性

SMC复合材料翼子板一阶约束模态≥50Hz，

3.2?翼子板方案设计

抗凹性达到或接近原有钢制翼子板性能（约

SMC翼子板等汽车外覆盖件开发过程中