該項目研發(fā)的B柱，在設(shè)計上滿足車輛的結(jié)構(gòu)和碰撞安全性要求（如FMVSS 214側(cè)面碰撞試驗），采用熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)制造，與相對應(yīng)的熱固性部件相比具有諸多性能優(yōu)勢（如可回收、方便連接、延伸率超過60%、韌性優(yōu)異、吸能性好等），且具有提高碰撞性能的潛力。該項目創(chuàng)新性地提出了能使碰撞性能最大化的側(cè)面沖擊碰撞概念，同時對市面上常見的熱塑性復(fù)合材料進(jìn)行了相關(guān)性能表征，并建立了恰當(dāng)?shù)牟牧夏Ｐ停瑫r對碰撞過程的能量吸收機(jī)理進(jìn)行了評價。

 

　　該項目B柱采用注塑成型工藝將裁剪好的碳纖維織物進(jìn)行壓制成型，為了得到理想的吸能性能、剛度和強(qiáng)度，該項目對工藝過程進(jìn)行了改良。

 

　　UD-CCM表示，工程化預(yù)研工作深入各個層級，從試樣到組件再到全尺寸，一路指導(dǎo)著材料的選擇。 同時，CAE軟件工具還可以對大到整車、小到零部件進(jìn)行模擬，對安裝過程進(jìn)行測試，同時對可加工性和結(jié)構(gòu)碰撞性能進(jìn)行優(yōu)化。組件和B柱采用沖壓和灌注成型工藝生產(chǎn)，具有一定的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)汽車工業(yè)的生產(chǎn)效率。UD-CCM采用大型落塔來驗證模擬過程和真實環(huán)境中復(fù)合材料B柱側(cè)面沖擊碰撞性能的可靠性。

 

　　為了強(qiáng)化B柱的吸能特性（韌性）、剛度和強(qiáng)度，同時保持部件的生產(chǎn)效率和車輛的完整性，BMW公司通過對整車碰撞進(jìn)行模擬，證實了B柱的性能優(yōu)勢，及其對設(shè)計和完整性要求的滿足。UD-CCM進(jìn)行了材料選擇與評價、復(fù)合材料設(shè)計、分析與碰撞模擬、工藝開發(fā)和制造（工具、部件制造、剪裁）、全尺寸裝配和高能沖擊測試等一系列研究。該項目成果證明連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的設(shè)計、材料、工藝和連接技術(shù)，處于4-7級技術(shù)水平，滿足汽車工業(yè)的生產(chǎn)需要和政府的安全性要求。

 

該項目取得的關(guān)鍵技術(shù)成果：

 

1、成功制造了熱塑性復(fù)合材料B柱，在滿足FMVSS 214側(cè)面碰撞實驗指標(biāo)要求的前提下，比相應(yīng)的金屬部件減重60%。

 

2、采用最先進(jìn)的CAE軟件工具對整車及部件的沖擊性能進(jìn)行了模擬和評價。

 

3、開發(fā)了新的成型工藝，采用灌注和熱壓成型工藝對復(fù)合材料進(jìn)行生產(chǎn)制造，成型周期2min。

 

4、開發(fā)了不同熱塑性樹脂基體和鋼材界面的粘接技術(shù)。

 

5、開發(fā)了熱塑性復(fù)合材料部件的自動化裁剪技術(shù)，并對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了無損表征。

 

6、設(shè)計了新型測試夾具，并組裝到UD-CCM的高能沖擊塔上進(jìn)行了側(cè)面沖擊碰撞模擬實驗，避免了整車結(jié)構(gòu)的破壞。

 

7、成功完成了多組分全尺寸組裝B柱在FMVSS 214標(biāo)準(zhǔn)實驗下的沖擊測試。

 

8、復(fù)合材料B柱滿足所有車輛部件裝配的侵入性安全性要求。

 

9、所有的復(fù)合材料B柱都表現(xiàn)出了回彈和反彈過程的結(jié)構(gòu)完整性，完全可以抵抗568.80kg的沖擊外力。

 

10、將沖擊測試的模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對預(yù)測方法進(jìn)行了驗證。

 

11、研究結(jié)果證明連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的韌性和吸能特性得到了提高。