復(fù)合材料的電池防碰撞護(hù)罩：新穎的材料、成型與切割

 

 

    由Quadrant Plastic Composites AG（簡稱“QPC”，位于瑞士Lenzburg，是三菱化學(xué)的一家子公司）提供的采用聚丙烯基體的3個商用級別的GMTex玻纖織物增強復(fù)合材料得到了評估。

 

    最高性能等級的材料厚4.3mm，采用了多層編織、定向的玻璃纖維氈（4/1織法，0°/90°）及隨機定向的50mm長短切玻璃纖維芯材。

 

    通過將機織纖維與短切纖維結(jié)合在一起，提供了一種高抗沖、一致而均勻的層壓材料，玻纖在樹脂中的重量百分比達(dá)到61%。

 

    中間級別的材料厚3mm，它將編織的玻璃纖維織物與多層短切玻璃纖維結(jié)合在一起，玻纖在樹脂中的重量百分比為40%。

 

    第三個級別厚1.8mm，在較薄的層壓結(jié)構(gòu)中組合了編織織物和短切玻璃纖維，玻纖在樹脂中的重量百分比為40%。

 

    雖然由織物增強的GMT并非新生事物，而且已經(jīng)在汽車行業(yè)商業(yè)化應(yīng)用了幾十年，但這是通用汽車公司或成型商大陸結(jié)構(gòu)塑料（帝人集團(tuán)的子公司，位于美國密歇根州奧本山）第一次采用這些新一代的組合了織物與短切玻璃纖維氈的混合氈GMT復(fù)合材料來開展研究。

 

   “兩個較高性能等級的材料是有效的，3?數(shù)據(jù)傳播范圍狹窄，最厚的材料給了我們一個重要的安全系數(shù)，這就是我們想要的。”通用汽車公司先進(jìn)材料電氣化材料工程師 Kestutus Sonta 解釋道，他是重新設(shè)計防護(hù)罩項目的材料負(fù)責(zé)人。

 

    接下來，在作最后的整車碰撞試驗之前，驗證了小規(guī)模的測試結(jié)果，為增強信心，采用了全尺寸的部件進(jìn)行驗證。

 

    為通過模擬評估SMC和GMT材料，一個未優(yōu)化的C形設(shè)計被開發(fā)出來。

 

    該模型被通用汽車公司用于快速地制成一副鋁模具，以采用4.3mm厚級別的GMTex X103F61-4/1-0/90材料成型初步測試的部件，然后對這些部件進(jìn)行臺車試驗。

 

    它們按照設(shè)計好的速度從兩層樓落下，以模擬30°偏離避障試驗中的載荷。

 

    碰撞的結(jié)構(gòu)是一個大大簡化的底盤，它由軌道、車軸和車輪、一個電池箱、一個儀表化但不供電的12V電池以及發(fā)動機艙部件組成，通過模擬來預(yù)測在嚴(yán)重的碰撞中對電池的損壞程度，而GMT防護(hù)罩一直都在同一個相對位置上，它們會用在一輛真正的汽車上。

 

    在完成了多輪臺車試驗后，該團(tuán)隊記錄的荷載與早期整車碰撞試驗測得的數(shù)據(jù)非常相似，這使得概念以及材料/工藝組合得到了驗證。