[發明專利]一種汽車碳纖維增強復合材料加強件設計方法

有效

• 申請號: 201911069730.6
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110781603B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 錢攀;孟祥龍
• 申請（專利權）人: 上海波客實業有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 上海助之鑫知識產權代理有限公司 31328
• 代理人: 俞黎玉

1.一種汽車碳纖維增強復合材料加強件設計方法，其特征在于，該方法包括：

第一步，產品結構性能分析；

結合產品結構的強度、剛度性能要求，引入復合材料應變和單層破壞設計準則，進行碳纖維增強復合材料結構性能分析，以確定產品結構及鋪層；

所述產品結構性能分析開發流程，包括：

1）輸入自由模態、強度工況以及剛度工況的邊界條件，對原始金屬結構進行性能分析得到性能指標；

2）對原復合材料進行測試；

3）輸入復合材料參數，確定碳纖維增強復合材料結構初步模型；

4）對所述初步模型進行尺寸優化；

5）優化后，得到碳纖維增強復合材料結構詳細模型；

6）輸入自由模態、強度工況以及剛度工況的邊界條件，對碳纖維增強復合材料結構進行性能分析得到性能指標；

7）將碳纖維增強復合材料結構性能指標與金屬結構性能指標進行結果對比；

8）若碳纖維增強復合材料結構性能指標大于金屬結構性能指標，則分析通過，確定結構和鋪層；若碳纖維增強復合材料結構性能指標小于金屬結構性能指標，則分析不通過，重新返回對初步模型進行尺寸優化的步驟；

第二步，產品結構與鋪層設計；

以碳纖維增強復合材料性能分析結果為基本輸入，同時結合結構及鋪層的設計準則進行迭代設計；

所述產品結構及鋪層設計流程，包括：

1）輸入碳纖維增強復合材料結構性能分析結果；

2）對結構的加強凸臺、轉角、斜坡、開孔特征進行修型，得到滿足復材工藝制造的結構形式；

3）通過鋪層優化結果，將鋪層信息導入到軟件中，進行鋪層模擬仿真設計，包括但不限于可制造性分析、展開圖設計和3D截面檢查；

第三步，連接裝配；

汽車碳纖維增強復合材料加強件與金屬零件連接分為設計和工藝兩個階段，首先確定異種材質零件連接界面，其次對連接材料進行選擇和測試，并確定最終的連接裝配工藝方案，

所述連接裝配設計流程，包括：

1）碳纖維增強復合材料加強件與金屬零件的連接界面設計；

2）碳纖維增強復合材料加強件與金屬零件的連接方式設計。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述產品結構及鋪層設計流程，還包括：

4）對上述結構及鋪層進行迭代設計；

5）設計完成后，進行工況驗證；

6）工況驗證通過后，產品出圖。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對結構的加強凸臺、轉角、斜坡、開孔特征進行修型，具體包括：加強凸臺清除、轉角大曲率修型、斜坡平緩修型以及開孔去除。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據鋪層剪口以及分塊方案進行可制造性分析。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述連接裝配設計流程，還包括：

3）設計階段完成后，通過對連接材料進行選擇和測試，確定最終的連接裝配工藝方案；

4）最后進行產品試裝。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳纖維增強復合材料加強件與金屬零件的連接方式，包括以下一種或多種：機械連接、膠粘連接以及混合連接。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述碳纖維增強復合材料加強件與金屬零件的連接方式，還根據防電偶腐蝕和開孔密封特征確定。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述對連接材料進行選擇和測試，包括膠粘劑選擇及膠粘劑測試，或緊固件選擇及緊固件性能測試。