美研发汽车复合材料部件纤维取向/分布模拟预测软件
来源:中国复材展组委会 2017-12-06 10:30:00
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文章关键词: 汽车 软件 纤维原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-5901.html 日前,美国能源部下属太平洋西北国家实验室(PNNL)与来自丰田
汽车、玛格纳、PlastiComp、Autodesk、伊利诺伊大学、普渡大学、弗吉尼亚理工大学合作开发了一款应用于
汽车复合材料的
软件。该
软件能够对形状复杂的热塑性碳
纤维增强
汽车部件内部的
纤维取向和长度分布做出精准的预测。
为提升燃油效率,使用低成本的轻质材料势在必行。美国政府规定,到2025年为止,每加仑燃油的行驶里程需达到54.5英里,比现在的35.5英里增加了60%。碳
纤维尽管在质量和强度两方面都超越了钢铁,但着实十分昂贵。在实现规模化的量产应用之前,满足机械性能、成本要求和安全要求的新型复合材料亟待开发,例如长碳
纤维增强热塑性树脂(聚丙烯、尼龙等)。PNNL方面表示,此次开发的
软件能帮助加快低成本碳
纤维材料的研发速度。
PNNL方面解释说,在目前的复合材料
汽车部件研发过程中,
汽车厂商需要首先建造模具、然后根据模具生产部件,然后对其进行测试。这个过程既漫长又繁琐,大大延缓了复合材料
汽车部件的研发进度。但是,只要使用了此次PNNL领导开发的
软件,
汽车厂商在部件脱模成型之前,就能够直观的“看”到根据方案设计的碳
纤维复合材料部件的结构特性。总而言之,该
软件使
汽车厂商和零部件制造商以更快的速度检测并检验
汽车复合材料的设计方案。
为预测部件中的
纤维长度分布和
纤维取向,PNNL团队利用了Autodesk公司的Moldflow
软件。这款
软件的模型是由伊利诺伊大学的Charles Tucker教授团队研发的。实验过程得到了丰田、PlastiComp公司和玛格纳的技术支持,实验材料由PlastiComp公司提供。部件制造和
纤维的提取、测验由普渡大学和佛吉尼亚理工大学完成。
PNNL团队将模拟
软件的预测结果和真实测试结果进行了比对,结果证明,
纤维长度分布准确率为100%,
纤维取向准确率也达到了88%。
另外,作为项目的一部分,PNNL与玛格纳以及丰田合作,对长碳
纤维部件、玻纤复合材料部件以及标准钢铁部件进行比对,分析其在性能和成本上的得失。结果表明,碳
纤维复合材料
汽车部件可以降低
汽车车身20%的重量,但是生产成本确实钢铁材料的10倍有余。通过优化工艺、采用预测
软件,这部分增加的成本能够得到大幅降低,这无疑为碳
纤维在
汽车行业的量产应用铺平了道路。
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