目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 汽車輕量化的發(fā)展歷史 2
1.2 輕量化的設(shè)計理論 4
1.2.1 汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計方法 4
1.2.2 汽車材料輕量化設(shè)計方法 8
1.3 車用復合材料的概念及分類 9
1.3.1 復合材料定義 9
1.3.2 常見車用復合材料增強體 10
1.3.3 常見車用復合材料基體 13
1.4 復合材料技術(shù)在汽車輕量化領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 15
1.4.1 國外復合材料輕量化研究現(xiàn)狀 15
1.4.2 國內(nèi)復合材料輕量化研究現(xiàn)狀 18
參考文獻 23
第2章 汽車用復合材料的力學基礎(chǔ)與性能表征 26
2.1 纖維增強復合材料基本結(jié)構(gòu)與特性 26
2.1.1 纖維與基體的協(xié)同作用 26
2.1.2 典型纖維與基體的力學參數(shù) 28
2.1.3 界面特性與表面處理技術(shù) 30
2.1.4 復合材料各向異性與設(shè)計原則 31
2.2 各向異性彈性力學基礎(chǔ) 32
2.2.1 單斜晶體材料 33
2.2.2 正交各向異性材料 34
2.2.3 各向同性材料 37
2.2.4 平面應力狀態(tài)下的本構(gòu)關(guān)系 38
2.2.5 本構(gòu)關(guān)系的坐標系轉(zhuǎn)換 39
2.2.6 復合材料單層力學參數(shù)估算方法 41
2.3 復合材料損傷機理與失效準則 45
2.3.1 復合材料結(jié)構(gòu)的損傷機理 45
2.3.2 最大應力準則 46
2.3.3 最大應變準則 47
2.3.4 Tsai-Hill準則 47
2.3.5 Tsai-Wu準則 48
2.3.6 Hashin準則 49
2.4 濕熱環(huán)境對復合材料性能退化影響機理 50
2.4.1 復合材料吸濕模型 50
2.4.2 吸濕對復合材料性能的影響 52
2.4.3 濕熱環(huán)境對復合材料內(nèi)應力的影響 54
參考文獻 56
第3章 復合材料成型技術(shù) 57
3.1 車身復合材料結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù) 57
3.2 復合材料車身成型技術(shù) 60
3.2.1 常見纖維增強復合材料成型工藝 60
3.2.2 快速固化材料體系 68
3.2.3 精益裁剪技術(shù) 70
3.2.4 C-RTM和SMC成型工藝技術(shù) 75
3.3 成型過程的基本理論 77
3.3.1 樹脂流動與浸漬理論 78
3.3.2 固化反應動力學理論 82
3.3.3 界面形成理論 83
3.4 RTM成型仿真案例 85
3.4.1 RTM/C-RTM成型仿真模型建立 87
3.4.2 C-RTM工藝樹脂充模過程影響因素 89
3.4.3 注射方式對充模過程的影響 94
3.4.4 C-RTM與RTM成型結(jié)果的比較 96
3.5 復合材料固化變形分析 100
3.5.1 幾何模型及材料性能參數(shù) 100
3.5.2 工藝溫度對溫度場及固化度場的影響 101
3.5.3 溫度制度對固化變形的影響 103
3.5.4 其他工藝參數(shù)對固化變形的影響 107
參考文獻 108
第4章 車用復合材料結(jié)構(gòu)先進連接技術(shù) 111
4.1 復合材料連接技術(shù)分類 111
4.2 復合材料連接方法 116
4.2.1 螺栓連接 116
4.2.2 鉚接 118
4.2.3 膠接 121
4.3 連接結(jié)構(gòu)性能評價及應用案例 124
4.3.1 連接件的性能測試方法 124
4.3.2 車身結(jié)構(gòu)連接性能測試及仿真驗證 126
參考文獻 133
第5章 車用復合材料結(jié)構(gòu)應用與評價 135
5.1 復合材料在整車上的具體應用情況 135
5.1.1 國外應用情況 135
5.1.2 國內(nèi)應用情況 137
5.1.3 復合材料在飛行汽車上的應用情況 139
5.2 車用復合材料結(jié)構(gòu)性能評價方法 143
5.2.1 試件級基本力學性能評價 143
5.2.2 部件級性能評價 153
5.2.3 整車級性能評價 155
5.3 具體的案例分析 157
5.3.1 復合材料性能測試與虛擬表征 157
5.3.2 部件級別三點彎測試與虛擬表征 162
5.3.3 部件級軸向壓潰實驗及虛擬表征 164
5.3.4 部件級沖擊虛擬仿真 165
參考文獻 167
第6章 汽車復合材料維修及回收 168
6.1 汽車復合材料結(jié)構(gòu)的典型缺陷與損傷 168
6.1.1 制造缺陷類型及其起源 168
6.1.2 損傷類型及其起源 169
6.2 復合材料結(jié)構(gòu)典型修理方法 170
6.2.1 修理方法選擇的一般原則 170
6.2.2 非補片修理 172
6.2.3 機械連接修理 173
6.2.4 膠接貼補修理 174
6.2.5 修理方法對比分析 177
6.3 復合材料結(jié)構(gòu)典型修理方案設(shè)計與施工工藝 178
6.3.1 修理設(shè)計準則 178
6.3.2 修理設(shè)計要求 179
6.3.3 施工工藝流程 181
6.4 汽車復合材料結(jié)構(gòu)的典型損傷修理實例 182
6.5 復合材料的再生利用前景與現(xiàn)狀 191
6.6 復合材料回收方法 196
6.6.1 熱回收法 198
6.6.2 化學回收法 205
6.6.3 能量回收法 209
6.6.4 其他回收方法 211
6.7 再生碳纖維利用及應用案例 212
6.7.1 作為增強材料 213
6.7.2 作為功能材料 217
參考文獻 220
第7章 未來發(fā)展趨勢 226
7.1 政策與行業(yè)發(fā)展趨勢 226
7.1.1 全球政策趨勢總覽 226
7.1.2 中國政策環(huán)境與市場響應 229
7.1.3 國際主導企業(yè)的輕量化戰(zhàn)略 231
7.1.4 行業(yè)聯(lián)盟與跨國協(xié)同 235
7.1.5 政策與技術(shù)發(fā)展耦合趨勢 237
7.2 飛行汽車輕量化設(shè)計 239
7.2.1 飛行汽車輕量化設(shè)計的總體需求與原則 239
7.2.2 輕量化面臨的挑戰(zhàn)與技術(shù)瓶頸 240
7.2.3 關(guān)鍵材料與結(jié)構(gòu)選型策略 242
7.2.4 輕量化對飛行性能、電驅(qū)系統(tǒng)及安全法規(guī)的影響 247
7.2.5 仿真、智能制造與數(shù)字化設(shè)計在輕量化中的作用 250
7.2.6 總結(jié)與展望 253
7.3 技術(shù)瓶頸與展望 253
7.3.1 復合材料輕量化的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸 253
7.3.2 汽車輕量化的系統(tǒng)性問題 256
7.3.3 國際主要國家/地區(qū)的發(fā)展路徑與差異 258
7.3.4 產(chǎn)業(yè)瓶頸的總體總結(jié) 262
7.3.5 2030～2035年技術(shù)發(fā)展趨勢展望 262
7.3.6 對中國企業(yè)和科研單位的建議 264
參考文獻 266
關(guān)鍵詞索引 268