[发明专利]一种连续纤维复合材料汽车前引擎盖内板折弯结构的铺层设计方法

说明书

本发明公开了提供了一种连续纤维复合材料汽车前引擎盖内板折弯结构的铺层设计方法，包括确定折弯位置、局部铺层设计、折弯性能CAE分析、其他工况验证的步骤。本发明通过铺层设计，在内板折弯位置进行局部减层，导致折弯区域铺层厚度减薄，这样在前置碰撞的情况下会在此区域产生应力集中，提前发生破坏而实现前盖折弯，与传统金属前引擎盖导溃槽结构相比，优化了复合材料前引擎盖折弯性能，优化了铺覆性，产品工艺性得到提高，缩短了工艺周期，降低工艺成本，内板可视表面具有平滑、简洁的外观特征。

技术领域

本发明属于汽车前引擎盖折弯结构技术领域，具体涉及一种连续纤维复合材料汽车前引擎盖内板折弯结构的铺层设计方法。

背景技术

内板折弯筋的结构设计对前排乘客的安全具有重要意义，其目的是为了保证车辆发生正面碰撞后发动机盖能够顺利折弯而不侵入驾驶室内。目前汽车前引擎盖折弯结构多采用导溃槽的结构形式，是由于金属材料此种结构形式利于成型，且可以通过受载状态下在导溃槽处形成的局部弯矩实现折弯；其他非金属材料的前盖也沿用此种结构方案，如图1～2所示。

复合材料结构成型工艺与金属不同，需要单层纤维布或预浸料逐层铺覆形成预成型体，进而固化成型，因此结构形式的复杂程度很大程度上决定了连续纤维复合材料结构的工艺可行性，工艺成本及产品质量。导溃槽类似于加强槽，是金属冲压件常见的结构形式，在一定程度上增加了零件外形的复杂程度，不利于复合材料成型；同时，金属冲压件厚度通常是一致的，变厚度设计在金属材料上是不经济的，因此很少采用。

故而复合材料作为一种新材料已在各大工业制造领域得到越来越广泛的应用，新材料及其新的工艺需要有其更适合的结构形式来满足产品要求。传统金属前引擎盖通过导溃槽结构实现折弯的方法应用在复合材料结构上主要有以下问题：折弯性能不佳，工艺铺覆性不好，工艺周期较长、成本提高。

发明内容

本发明针对现有的技术问题，为了满足汽车前引擎盖的折弯要求，针对复合材料材料特性及工艺特性，提出了通过局部减层实现前盖折弯的结构方案，提高了复合材料前引擎盖折弯性能，优化内板复合材料铺覆工艺，缩短工艺周期、降低工艺成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种连续纤维复合材料汽车前引擎盖内板折弯结构的铺层设计方法，所述引擎盖内板折弯结构通过铺层设计，在内板折弯位置进行局部减层，导致折弯区域铺层厚度减薄；

所述铺层设计方法包括以下步骤：

步骤1)，确定折弯位置：通过结构设计规范初步确定折弯位置，然后经过CAE分析验证折弯效果，通过反复调整迭代得出折弯效果最佳的折弯位置；

步骤2)，局部铺层设计：在折弯位置区域进行局部减层设计，并合理调整减层区域的尺寸，方便铺层裁剪及结构布置；

步骤3)，折弯性能CAE分析：通过前置碰撞CAE分析，模拟前引擎盖折弯性能，判断是否满足折弯要求，如不满足，则需要重新设计折弯区域铺层，直到满足折弯要求为止；

步骤4)，其他工况验证：对汽车前引擎盖其他工况进行验证，保证局部减层设计不影响其他性能要求。

进一步的，步骤4)中所述其他工况包括汽车前引擎盖的约束模态、扭转刚度、弯曲刚度、侧向刚度、撑杆强度、门锁安装点强度。

进一步的，所述引擎盖内板为薄板类结构，采用连续纤维增强树脂基复合材料通过工艺成型。

进一步的，所述连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的至少一种。

进一步的，所述树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂、PP树脂、PA树脂、PC树脂、PEEK树脂中的至少一种。

进一步的，所述工艺是模压、RTM、OOA、热压罐、VARI中的一种。

有益效果：