关于复合材料碰撞吸能盒的概念分析

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碰撞测试结果

在该研究框架下，已经进行了大量碰撞试验。

结果显示，随着偏角减少，轴向碰撞性能略微提高。与此相反，对于15°偏轴，在45°偏角下可实现更好的性能。这可能与环箍刚度增强具有关联性，其在发生离轴碰撞的情况下稳定了破碎模式。在所有这些测试中，碰撞模式以破碎为主。

当使用低成本的重质纤维束时，轴向和离轴碰撞性能会下降。性能差距为25% 左右，这大约是不同纤维之间的价格差距。在所有这些测试中，碰撞模式以破碎为主。

快速固化型环氧树脂提供的性能水平与180℃航空级环氧树脂的相同。当使用经过增韧的非商业快速固化环氧树脂级别时，则获取了更高的性能。同时，该级别的环氧树脂还提供富有吸引力的破碎模式，是纤维与基体破碎之间的良好折衷。

相比所测试的环氧系统，流体TP PA 提供的性能略低。很显然，由于PA 零件呈现干纤维结构域，因此需要调整工艺条件，这可能是效果降低的原因。所观察到的破碎模式是不同的，因为热塑性材料折叠和限制了碳纤维的断裂。目前仍在评估其他类型的热塑性材料对于这种碰撞吸能盒的适用性。

对于流程优化问题，目前已经评估了纤维扭曲对复合材料碰撞性能的影响。纤维扭曲在促进纺织流程方面可能是有用的，但需要评估其对材料性能的影响。关于耐撞性，研究已经发现，扭曲并不影响测试结果。有关圆柱形编织管的测试也推断出同样的结论。

未来的可能性

法国机械工业技术中心（Cetim）及其合作伙伴迈腾特种化学品公司（Momentive）向汽车设计师提出了一种基于锥形设计的复合材料碰撞吸能盒。他们进行了一项制造研究，其结果表明，仅采用一台编织机、一台标准双组分RTM 压力机、一件允许同时注射9 个碰撞吸能盒零件的注射工具以及一套快速固化环氧系统，每天生产1000 个零件的方案是可行的。每个零件的成本应该是10 欧元左右。

锥形碰撞吸能盒概念容易适应当前的汽车设计，有助于车辆白车身的轻量化——相比目前的钢材零件，可减轻66% 的重量。此外，所获取的特定碰撞性能也是传统钢材零件的三倍。

复合材料的研究策略专注于新工艺的开发，以确保汽车行业能够更轻松的使用热固性材料和热塑性材料。这项研究取得了快速固化型环氧材料与高性能航天环氧材料及碳纤维复合材料之间的比较结果。由RTM 首次加工的PA 提供的性能比所测试的环氧系统略低。

未来还可以展开进一步的研究，以改进两个塑料系列的研究结果（改性环氧树脂、预成型体的质量、增强的纤维部分、纤维/ 基体的粘附性、较少的孔隙度等），从而开启未来许多开发的可能性，以提升定制化复合材料的性能。另外，还需要与纺织品制造商开展研发合作，以找到更好的方法，确保以更低的成本生产出具有更高性能的预成型体。(end)

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