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(jì)理論 4
1.2.1 汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方法 4
1.2.2 汽車材料輕量化設(shè)計(jì)方法 8
1.3 車用復(fù)合材料的概念及分類 9
1.3.1 復(fù)合材料定義 9
1.3.2 常見車用復(fù)合材料增強(qiáng)體 10
1.3.3 常見車用復(fù)合材料基體 13
1.4 復(fù)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(fù)合材料輕量化研究現(xiàn)狀 15
1.4.2 國內(nèi)復(fù)合材料輕量化研究現(xiàn)狀 18
參考文獻(xiàn) 23
第2章 汽車用復(fù)合材料的力學(xué)基礎(chǔ)與性能表征 26
2.1 纖維增強(qiáng)復(fù)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(xué)參數(shù) 28
2.1.3 界面特性與表面處理技術(shù) 30
2.1.4 復(fù)合材料各向異性與設(shè)計(jì)原則 31
2.2 各向異性彈性力學(xué)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(yīng)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(biāo)系轉(zhuǎn)換 39
2.2.6 復(fù)合材料單層力學(xué)參數(shù)估算方法 41
2.3 復(fù)合材料損傷機(jī)理與失效準(zhǔn)則 45
2.3.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理 45
2.3.2 最大應(yīng)力準(zhǔn)則 46
2.3.3 最大應(yīng)變準(zhǔn)則 47
2.3.4 Tsai-Hill準(zhǔn)則 47
2.3.5 Tsai-Wu準(zhǔn)則 48
2.3.6 Hashin準(zhǔn)則 49
2.4 濕熱環(huán)境對復(fù)合材料性能退化影響機(jī)理 50
2.4.1 復(fù)合材料吸濕模型 50
2.4.2 吸濕對復(fù)合材料性能的影響 52
2.4.3 濕熱環(huán)境對復(fù)合材料內(nèi)應(yīng)力的影響 54
參考文獻(xiàn) 56
第3章 復(fù)合材料成型技術(shù) 57
3.1 車身復(fù)合材料結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù) 57
3.2 復(fù)合材料車身成型技術(shù) 60
3.2.1 常見纖維增強(qiáng)復(fù)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(yīng)動力學(xué)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(fù)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(xiàn) 108
第4章 車用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)先進(jìn)連接技術(shù) 111
4.1 復(fù)合材料連接技術(shù)分類 111
4.2 復(fù)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(jià)及應(yīng)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(yàn)證 126
參考文獻(xiàn) 133
第5章 車用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用與評價(jià) 135
5.1 復(fù)合材料在整車上的具體應(yīng)用情況 135
5.1.1 國外應(yīng)用情況 135
5.1.2 國內(nèi)應(yīng)用情況 137
5.1.3 復(fù)合材料在飛行汽車上的應(yīng)用情況 139
5.2 車用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能評價(jià)方法 143
5.2.1 試件級基本力學(xué)性能評價(jià) 143
5.2.2 部件級性能評價(jià) 153
5.2.3 整車級性能評價(jià) 155
5.3 具體的案例分析 157
5.3.1 復(fù)合材料性能測試與虛擬表征 157
5.3.2 部件級別三點(diǎn)彎測試與虛擬表征 162
5.3.3 部件級軸向壓潰實(shí)驗(yàn)及虛擬表征 164
5.3.4 部件級沖擊虛擬仿真 165
參考文獻(xiàn) 167
第6章 汽車復(fù)合材料維修及回收 168
6.1 汽車復(fù)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(fù)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(bǔ)片修理 172
6.2.3 機(jī)械連接修理 173
6.2.4 膠接貼補(bǔ)修理 174
6.2.5 修理方法對比分析 177
6.3 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)典型修理方案設(shè)計(jì)與施工工藝 178
6.3.1 修理設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 178
6.3.2 修理設(shè)計(jì)要求 179
6.3.3 施工工藝流程 181
6.4 汽車復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的典型損傷修理實(shí)例 182
6.5 復(fù)合材料的再生利用前景與現(xiàn)狀 191
6.6 復(fù)合材料回收方法 196
6.6.1 熱回收法 198
6.6.2 化學(xué)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(yīng)用案例 212
6.7.1 作為增強(qiáng)材料 213
6.7.2 作為功能材料 217
參考文獻(xiàn) 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(yīng) 229
7.1.3 國際主導(dǎo)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(jì) 239
7.2.1 飛行汽車輕量化設(shè)計(jì)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(jì)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(fù)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(xiàn) 266
關(guān)鍵詞索引 268