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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
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