Con el rápido desarrollo de la industria automotriz, la producción anual y la propiedad de automóviles continúan aumentando, lo que resulta en la crisis energética global y los problemas de contaminación ambiental continúan intensificándose. La reducción de las emisiones de carbono durante todo el ciclo de vida de los automóviles se ha convertido en una cuestión clave que la industria automovilística mundial debe resolver.
La Asociación Mundial del Aluminio señala que cada reducción del 10% en la masa del vehículo puede reducir el consumo de combustible entre un 6% y un 8%. Al mismo tiempo, en la industria automotriz, el aligeramiento de los vehículos puede ayudar a que los vehículos con motor tradicional reduzcan el consumo de combustible o que los vehículos eléctricos aumenten el kilometraje. Este es también uno de los medios importantes para promover la conservación de la energía de los vehículos y la reducción de emisiones. Entre varios nuevos materiales ligeros y de alta resistencia utilizados en el diseño estructural ligero, los materiales compuestos de fibra de carbono tienen ventajas obvias de alta resistencia específica y rigidez específica. Al mismo tiempo, tienen buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión ácida y alcalina y baja resistencia a la corrosión. El coeficiente de expansión térmica, la buena absorción de energía específica y otras ventajas lo convierten en la primera opción para el diseño liviano de piezas exteriores e interiores de automóviles.
El capó del coche es una parte importante de la carrocería y tiene funciones como proteger el motor y aislar el ruido. Los materiales compuestos de fibra de carbono se utilizan en el diseño de capós de automóviles, lo que puede reducir el peso del capó de los automóviles y reducir eficazmente la masa de la carrocería. Con el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación de compuestos de fibra de carbono, la tecnología de procesos y la tecnología de simulación numérica en el país y en el extranjero, la optimización del diseño estructural y de procesos de los capós compuestos de fibra de carbono de los automóviles ha atraído a un gran número de investigadores para dedicarse a ello.
The laminate structure design of the automotive carbon fiber composite hood and the single-layer engineering constants have a significant impact on the overall stiffness of the hood. Duan Chengjin et al. designed a hybrid sandwich structure of carbon fiber and glass fiber laminates (3K carbon fiber plain woven cloth as the surface layer, glass fiber cloth as the internal laminate) for automobile hood components. The quality of the automobile hood components is only It is 2.75kg, which is 4kg lighter than the original metal car hood. The research results show that the interlayer hybrid sandwich structure laminate design achieves controllable cost and the structural strength meets the needs of carbon fiber composite hood laminate structure design. Li Hao used ABAQUS software to conduct computer-aided engineering (CAE) design of the carbon fiber composite hood. Through static model analysis, he found that the four engineering constants (E1, E2, v12, G12) of the carbon fiber composite material single level are closely related to the carbon fiber composite engine. There is a certain correlation between cover stiffness, and the order of its influence is: G12>E2>E1>v12.
El último objetivo de la investigación es utilizar un método de diseño de optimización conjunta de múltiples etapas de diseño conceptual, pruebas de rendimiento de materiales y diseño de procesos para finalmente lograr un diseño liviano de capós compuestos de fibra de carbono y al mismo tiempo cumplir con diversas propiedades mecánicas y requisitos del proceso de fabricación.
