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美研發(fā)汽車(chē)復(fù)合材料部件纖維取向/分布模擬預(yù)測(cè)軟件

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-12-08  來(lái)源:搜狐  瀏覽次數(shù):177
核心提示:日前,美國(guó)能源部下屬太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)與來(lái)自豐田汽車(chē)、瑪格納、PlastiComp、Autodesk、伊利諾伊大學(xué)、普渡大學(xué)、弗
        日前,美國(guó)能源部下屬太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)與來(lái)自豐田汽車(chē)、瑪格納、PlastiComp、Autodesk、伊利諾伊大學(xué)、普渡大學(xué)、弗吉尼亞理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一款應(yīng)用于汽車(chē)復(fù)合材料的軟件。該軟件能夠?qū)π螤顝?fù)雜的熱塑性碳纖維增強(qiáng)汽車(chē)部件內(nèi)部的纖維取向和長(zhǎng)度分布做出精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。
 
        為提升燃油效率,使用低成本的輕質(zhì)材料勢(shì)在必行。美國(guó)政府規(guī)定,到2025年為止,每加侖燃油的行駛里程需達(dá)到54.5英里,比現(xiàn)在的35.5英里增加了60%。碳纖維盡管在質(zhì)量和強(qiáng)度兩方面都超越了鋼鐵,但著實(shí)十分昂貴。在實(shí)現(xiàn)規(guī)?;牧慨a(chǎn)應(yīng)用之前,滿(mǎn)足機(jī)械性能、成本要求和安全要求的新型復(fù)合材料亟待開(kāi)發(fā),例如長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂(聚丙烯、尼龍等)。PNNL方面表示,此次開(kāi)發(fā)的軟件能幫助加快低成本碳纖維材料的研發(fā)速度。
 
        PNNL方面解釋說(shuō),在目前的復(fù)合材料汽車(chē)部件研發(fā)過(guò)程中,汽車(chē)廠商需要首先建造模具、然后根據(jù)模具生產(chǎn)部件,然后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)過(guò)程既漫長(zhǎng)又繁瑣,大大延緩了復(fù)合材料汽車(chē)部件的研發(fā)進(jìn)度。但是,只要使用了此次PNNL領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)的軟件,汽車(chē)廠商在部件脫模成型之前,就能夠直觀的“看”到根據(jù)方案設(shè)計(jì)的碳纖維復(fù)合材料部件的結(jié)構(gòu)特性??偠灾?,該軟件使汽車(chē)廠商和零部件制造商以更快的速度檢測(cè)并檢驗(yàn)汽車(chē)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)方案。
 
        為預(yù)測(cè)部件中的纖維長(zhǎng)度分布和纖維取向,PNNL團(tuán)隊(duì)利用了Autodesk公司的Moldflow軟件。這款軟件的模型是由伊利諾伊大學(xué)的Charles Tucker教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的。實(shí)驗(yàn)過(guò)程得到了豐田、PlastiComp公司和瑪格納的技術(shù)支持,實(shí)驗(yàn)材料由PlastiComp公司提供。部件制造和纖維的提取、測(cè)驗(yàn)由普渡大學(xué)和佛吉尼亞理工大學(xué)完成。
 
       PNNL團(tuán)隊(duì)將模擬軟件的預(yù)測(cè)結(jié)果和真實(shí)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比對(duì),結(jié)果證明,纖維長(zhǎng)度分布準(zhǔn)確率為100%,纖維取向準(zhǔn)確率也達(dá)到了88%。
另外,作為項(xiàng)目的一部分,PNNL與瑪格納以及豐田合作,對(duì)長(zhǎng)碳纖維部件、玻纖復(fù)合材料部件以及標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵部件進(jìn)行比對(duì),分析其在性能和成本上的得失。結(jié)果表明,碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)部件可以降低汽車(chē)車(chē)身20%的重量,但是生產(chǎn)成本確實(shí)鋼鐵材料的10倍有余。通過(guò)優(yōu)化工藝、采用預(yù)測(cè)軟件,這部分增加的成本能夠得到大幅降低,這無(wú)疑為碳纖維在汽車(chē)行業(yè)的量產(chǎn)應(yīng)用鋪平了道路。
 
 
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