汽车碳纤维复合材料控制臂轻量化设计及验证

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为了有效利用碳纤维复合材料的力学特性,采用碳纤维复合材料对某汽车控制臂进行了轻量化设计。首先建立了原钢质控制臂有限元模型,通过模态实验验证了其准确性,并对钢质控制臂进行了刚度分析和强度分析。然后基于钢质控制臂几何特征进行碳纤维复合材料控制臂几何重构,考虑其质量、振动特性、刚度、强度和工艺约束等,对碳纤维复合材料控制臂进行自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化,获得了最佳碳纤维复合材料铺层形状、厚度和铺层顺序。最后通过与原钢质控制臂性能对比可知,控制臂纵向刚度和侧向刚度分别增加了13.6%和1.4%,同时强度和振动特征均大幅提升,质量降低了63.7%,取得了显著的轻量化效果。
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