短玻纤增强复合材料的性能及其在车身上的应用

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190285

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (3): 108-115,135.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190285

短玻纤增强复合材料的性能及其在车身上的应用

蔡力亚¹ 赵克刚¹ 李剑峰² 周玉山³ 黄向东^1,3

１．华南理工大学广东省汽车工程重点实验室，广东广州 510640；２．中国北方车辆研究所，北京 100072；３．广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 510640

收稿日期:2019-05-21 修回日期:2019-09-30 出版日期:2020-03-25 发布日期:2020-03-01
通信作者: 蔡力亚（1990-），男，博士，主要从事车身轻量化研究。 E-mail:cailiya@gacrnd.com
作者简介:蔡力亚（1990-），男，博士，主要从事车身轻量化研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51575189）；广东省自然科学基金资助项目（2016A030313517）

Performance of Short Glass Fiber Reinforced Composite and It's Application in Vehicle Body

CAI Liya¹ ZHAO Kegang¹ LI Jianfeng² ZHOU Yushan³ HUANG Xiangdong^1,3

1. Guangdong Key Lab of Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. China North Vehicle Research Institute, Beijing 100072, China; 3. Automotive Research and Development Center of Guangzhou Automobile Group Co. , Ltd. , Guangzhou 510640, Guangdong, China

Received:2019-05-21 Revised:2019-09-30 Online:2020-03-25 Published:2020-03-01
Contact: 蔡力亚（1990-），男，博士，主要从事车身轻量化研究。 E-mail:cailiya@gacrnd.com
About author:蔡力亚（1990-），男，博士，主要从事车身轻量化研究。
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China (51575189) and the Natural Science Foundation of Guangdong Province (2016A030313517)

摘要/Abstract

摘要： 本研究采用一款增韧剂及玻璃纤维（GF）改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料进行车身结构设计研究，结合该材料的高冲击韧性、高比强度、高比刚度等特点，针对注塑工艺特点对非承载式车身采用了分块式设计方案并通过结构胶连接为车身主体，以最大程度地降低车身重量，实现整车轻量化。实验表明，15％短玻纤增强 PET 因玻纤取向导致的注塑样条的模量及强度差异可达到40％~50％，以致很难获取较为准确的仿真结果用于指导设计。本研究通过对所应用的玻纤增强PET复合材料进行微观及基础力学性能分析，通过 Moldflow、Digimat、Abaqus 等工程软件建立较高精度的样条级仿真，校正材料参数，将校正结果用于整体注塑车身的刚度及模态仿真并与试验结果进行对比，获取了较精准的仿真结果，准静态仿真精度提升至85％以上

关键词: 注塑, 车身, 轻量化, 玻纤增强, 各向异性

Abstract: A toughener and glass fiber (GF) modified polyethylene terephthalate (PET) material was used to study the vehicle body design. Considering the material’s high impact toughness, high specific strength, high specific stiffness and the characteristics of the injection molding process, the non-loaded body adopts a block design and is connected to the body by structural glue, which can minimize the weight of the vehicle body and realizes the weight reduction of the whole vehicle. The experiment shows that the modulus and strength difference of the 15% short glass fiber reinforced PET can reach 40% ~50% because of glass fiber orientation, thus makes it difficult to obtain accurate simulation results for guiding the design. In this research, the microscopic and basic mechanical properties of the glass fiber reinforced PET composites were studied. The high precision spline simulation was established with engineering software such as Moldflow, Digimat and Abaqus. The material parameters were corrected and the results were used for stiffness and modal simulation of the whole injection molded vehicle. The simulation results were compared with the test results, and the quasi-static simulation accuracy of the injection molded product was improved to over 85%.

Key words: injection molding, vehicle body, lightweight, reinforced glass fiber, anisotropy

蔡力亚, 赵克刚, 李剑峰, 等. 短玻纤增强复合材料的性能及其在车身上的应用[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(3): 108-115,135.

CAI Liya, ZHAO Kegang, LI Jianfeng, et al. Performance of Short Glass Fiber Reinforced Composite and It's Application in Vehicle Body[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(3): 108-115,135.

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短玻纤增强复合材料的性能及其在车身上的应用

Performance of Short Glass Fiber Reinforced Composite and It's Application in Vehicle Body

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