对于很多人想知道的碳纤维复合超材料应用于电动汽车可有效降低能耗和一些关于汽车材料包话题，本篇有详细解，希望对大家有所帮助。
文字|星澜世说
编辑|星澜世说
电池包部分结构材料由钢改为碳纤维复合材料，并优化结构尺寸和厚度，优化后的复合材料电池包与现有电池包对NVH性能的影响，如模态噪声、路噪、进行了比较。
通过实际案例探讨碳纤维复合材料对电池组减重和整车性能的影响，对于汽车轻量化的研发方向具有重要意义。
随着国内新能源技术的发展和成熟，人们对电动汽车的续驶里程要求越来越高。作为影响续驶里程的重要因素，减轻车身重量已成为电动汽车设计中的重要题。
一个值得研究的方向是将碳纤维复合材料应用于电动汽车关键部件电池组，在保证性能的同时满足减重需求。
在此基础上，采用碳纤维复合材料对某具体车型的电池包局部结构进行处理和优化，对比了电池包本体模态和整车路噪NVH性能，并将碳纤维材料与碳纤维材料进行了对比。碳纤维复合材料。讨论了其影响。在某些情况下，这会影响电池组的重量减轻和车辆的整体性能。
碳纤维复合材料简介
碳纤维复合材料是有机纤维经高温氧化碳化而成，是含碳量在90%以上的高性能纤维。密度通常仅为约g/cm3。
同时，它的强度和模量非常高，因此具有其他材料无法比拟的比强度和比模量，具有优异的力学性能。
应用于汽车车身等部件时，可以有效减轻车辆重量，降低能耗，增加续航里程，因此在汽车行业得到广泛应用。
财产。与钢、铝等各向同性材料不同，碳纤维材料具有平面各向异性特性，主、次承载方向的强度差异明显，建模时需要两个X/Y参数。还必须定义不同方向的弹性模量和剪切模量。
如果有温度要求，还必须定义温度膨胀系数。碳纤维材料区别于钢或铝材料的另一个特点是它的叠层，即不同厚度和尺寸的材料通过粘合剂以不同角度堆叠在一起。
敷料角度一般有四种强度、刚度和稳定性等性能与铺层顺序密切相关。
碳纤维复合材料的独特性能为工程师提供了很大的自由度，同时也增加了设计的复杂性。当钢材受到拉伸力时，它会沿拉伸方向变形，而当受到弯曲力时，它会弯曲变形。
相比之下，碳纤维材料在结构受到拉力时会引起弯曲变形，而在受到弯曲力时会发生扭转变形，因此在设计铺层时必须考虑这些情况。
连接类型。碳纤维材料主要分为机械连接和粘接连接两种。焊接很少见。
机械连接通常以螺栓和铆钉的形式完成，由于其可靠性高、可维护性好、对环境影响小，常用于传递集中载荷或连接主要承重结构以强调可靠性。
由于其附着力较低，难以传递大载荷，因此一般用于非主要支撑结构、传递均匀或剪切载荷的零件、密封、减振以及需要减振的零件。主要采用绝缘和焊接。适用于热塑性碳纤维复合材料。
在一些安全裕度要求比较高的连接部件中，常常采用机械和粘胶混合连接。
分析模型简介
本文采用电池包总成模型部分替代碳纤维材料，通过对电池包总成的车身模态和拼装车辆模型路噪的分析对比，验证了相应的NVH性能。
为了提高整体NVH性能，电池组本身的刚性必须足够高，以主动支撑车身刚性。
电动汽车使用的电池组模型主要由电芯、框架、上下盖、液冷板、填充物、粘合剂、BDU、BMS四部分组成。
整车模型，用于道路噪声验证的整车模型。它主要包括白色车身、四个门和两个盖子、内部和外部装饰、底盘和电子设备。每一个都是通过实体建模和质量点组装而成。
根据碳纤维材料的应用特点，现有电池包的上下壳体和液冷板的材料由底座的铜材料改为碳纤维复合材料。
设置主载荷方向。碳纤维材料通过设置多个不同角度的层数来实现为有限元模型，这些层数角度的参考方向是结构单元的主要载荷方向，并在预处理中显示为每个单元的材料方向。
一般来说，零件的单位材料的方向不是恒定的。直接分层会影响角度设置，必须统一调整以产生一致的主载荷方向。
根据铺层方案，建立合适的局部坐标系，并以该坐标系为参考方向，统一调整所需铺层结构的所有网格单元。单晶材料的配位方向是主导加载方向。这个方向放置的碳纤维材料角度准确有序。
碳纤维材料参数设置。MAT8是碳纤维的常见材料属性，需要设置初级和次级弹性模量，同时还需要设置剪切模量。否则，后续模态结果中将出现多阶剪切局部模态。会影响你对结果的判断。
图层结构设置
通过PCMOP、PCOMPG或PCOMPP方法将材料特性、厚度和层角等参数分配给复合板。设置基层角度和厚度。在基本建模中，电池组从各个角度都处于完全定位状态。铺层角度应参考设备的主载荷方向。
PCOMP和PCOMPG方法与PCOMPP铺层方法略有不同，PCOMPP铺层方法首先考虑整体结构完成每个铺层的设计，然后将多个铺层连接起来。
预处理显示特定的层厚度，如图8所示，从而可以轻松检查层结构和方向。在优化过程中，可以并且建议快速准确地取消或添加特定层。复杂层状结构的首选。
碳纤维电池组模态比较。通过计算电池组单元在BASE和碳纤维满装工况下的约束模态，并比较模态结果和二次模态形状，可以看出顶盖、底盖和液冷板质量良好。电池包局部结构材料更新后，左右两侧减重50%，同时车身模态性能略有提升。
在此基础上，可以优化电池组复合结构的堆叠尺寸和厚度，以在不影响性能的情况下进一步降低结构质量和成本。
碳纤维材料优化不同于传统的结构优化，因为碳纤维复合材料由于材料的特殊性和高成本，在实际铺放时必须进行局部切割，并且必须对薄弱区域进行单独加固。
碳纤维复合材料的优化分三步进行第一步是自由尺寸优化，第二步是层厚优化，第三步是层序优化。
层尺寸优化设置优化目标和约束后，制造约束参数允许您控制层数和不同铺层角度的对称性，并为后续步骤创建厚度优化文件，迈出优化的第一步。
获得铺层尺寸的优化结果。此步骤完成后，可以在生成的文件中查看每个已建立的铺层的刚度敏感位置。以覆盖结构为例，检查各层的优化结果。职位基本相同。
在生成的两阶段厚度优化文件中，我们可以看到每层厚度均匀，并分为四个不同大小的结构层。同样，我们以下面的盖板为例来演示第一步。该结构的层数经过优化后分为0层，形成各种尺寸的四层结构。
对于层厚优化，第二步厚度优化新创建的文件已包含先前尺寸优化的参数和相关优化结果，因此无需重置它们。
更新设置生成第三步顺序优化的参数，然后执行第二步厚度优化以获得不同厚度和尺寸的优化结果。
与第一阶段的尺寸优化结果相比，第二阶段的优化完成后，不同层的厚度会发生变化，并且每个层中分解的层数会根据优化目标而增加或减少。
第二步优化得到可用于序列优化的结果文件，更新最大层数和层对称设置后，可以进行第三步层序列优化，得到用于序列优化的表。飞行序列。
考虑到叠层尺寸的简单性、可加工性和成本，选择了合适的叠层结构，并对电池组的顶盖和底盖以及液冷板结构进行了更新。
碳纤维电池组NVH性能验证
参考优化结果，重新设置了电池包模型的碳纤维部分，调整了各层的尺寸、厚度和铺层顺序，并进行了NVH性能相关的分析和比较。
更新电池包模态验证碳纤维材料建模后，电池包的上下盖和液冷板的重量相比底座可减轻65%，并在此基础上进行约束模态分析执行电池组的操作。对电池包本体进行了模态结果基本一致，振动形状一致。
车辆路噪验证将碳纤维电池组总成组装到车辆模型中，通过实验测量实际路载，转换后产生轴头激励进行路噪分析和对比验证，确定两种路噪。曲线基本一致，敏感频率范围内峰值没有变化。
电池组模态和车辆道路噪声的比较表明，电池组中的部分复合材料更新可减轻整体重量，而不会影响NVH性能。
随着射电天文学和宽带侦察电子技术的进步，人们对宽带、高效反射天线系统的需求日益迫切。
馈源是整个天线系统的关键部件，馈源的性能决定了天线系统的最终性能。然而，随着天线直径的增大，馈源重量的减轻引起了人们的关注。
碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有密度低、热膨胀系数低、热稳定性高、力学性能高、抗蠕变等优点，可实现航天器、飞机、船舶及其他国防装备的轻量化。
碳纤维复合材料可用于雷达结构件，如反射面、波导、喇叭天线等功能件，以及各种框架、显示控制台、机架、背框等结构件。
碳纤维增强树脂基复合材料完全满足电子领域高精度、轻量化、小型化、结构/功能一体化的要求，广泛应用于主表面、底片及相关结构件。创建四个脊状角是解决体重题的有效方法。
结论
碳纤维复合材料是先进的复合材料，具有强度高、重量轻、耐压强、耐高温、耐摩擦、导热性能优良、耐腐蚀等优异性能。
广泛应用于汽车挡泥板、侧板、内饰、引擎盖、尾门、B柱、座椅框架、方向盘、电池组盖等非承重和次承重部位。
本文探讨了基于电动汽车电池组总成，采用碳纤维减轻关键部件重量的可行性。在不影响NVH性能的情况下，碳纤维电池组可减轻60块面板的重量，有效减轻整车重量并增加续驶里程。这为电动汽车轻量化研发提供了重要指导。
参考
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汽车标志是由什么材料制成的？一般车标采用铸铁或不锈钢材质，然后镀铬，这些金属比较不生锈，耐磨性极佳，对于高档汽车，采用镀银或镀金来防止生锈，达到目的的化妆品。当然，如果你看一下旧电动汽车上的标志，它们可能是直接由塑料制成的。然后涂上一层特殊的金属层以防止生锈。
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