碳纤维复合材料顶盖前横梁设计概述

李红 夏天 吴德凤 刘莹

近年来，由于世界各国对节能环保的要求越来越高，汽车轻量化也成为汽车行业发展的重要课题。

当前，汽车轻量化的主要措施涉及新材料、新工艺和先进的结构设计及与优化技术3个方面[1]。由于钢制汽车结构设计经历了上百年的经验积累，通过结构优化进行减重的空间已十分有限。因此新材料和新工艺对于汽车轻量化的意义尤为重要。碳纤维作为一种高强度高模量的先进结构材料开始逐步进入汽车轻量化领域。碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、可设计性好等特点，与传统钢制车身相比可减重一半以上，而且能够最大限度保证车辆在发生碰撞时车内人员的安全性[2]。

1 碳纤维复合材料在汽车上的应用现状

近些年，碳纤维复合材料已在量产车型上批量应用。作为燃油车应用碳纤维复合材料的代表企业，宝马（BMW）汽车在2015年欧洲车身会议上发布的第6代7系车身，主要在乘员舱部位应用碳纤维复合材料，用来加强车身结构，减轻车身质量的同时提高了碰撞安全性。BMW 7系的白车身包含16个碳纤维零部件，应用4种技术（如图1）。顶盖前横梁、中通道上盖板和门槛等零件应用湿法模压技术，衣帽架加强件和C柱加强板应用片装模塑料模压成型技術，A上柱加强件等零件应用高压树脂传递模塑成型技术，B柱处应用碳钢混合结构。并且，第6代BMW 7系的白车身所用的碳纤维原料均来源于可再生资源[3]。2017年欧洲车身年会发布的报告显示，奥迪A8车型应用了碳纤维复合材料后隔板，减重达50%；……