1.1目的：

对汽车B立柱这一典型的车身框架主要承力结构件为研究对象，结合复合材料结构设计的特点，基于B柱的主要功用，建立复合材料B柱的简化模型。分析基于简化模型的复合B柱性能的主要影响参数及影响趋势。为今后其他车身框架结构件复合材料替换提供一定的参考。

1.2意义：

汽车轻量化作为有效应对“节约能源与减少环境污染”这两大问题的措施，在近年来得到了汽车业界的普遍重视，并对节能减排发挥了实际作用。轻量化不但成为世界各著名汽车厂家提高产品竞争力的重要措施，还引导汽车开发向高效能、低能耗、低排放发展。

B柱作为影响汽车侧面碰撞安全性的主要构件，许多以B柱为研究对象的探索都基于其这一主要作用开展研究工作。因此对于碳纤维复合材料B柱压溃模式及变形特性的研究将有利于复合材料在汽车车身上的应用。对于实现汽车轻量化将有重要意义。

1.3国内外研究现状分析：

复合材料应用于车身的框架结构阶段对于需要承受较大载荷的底盘依然使用金属材料，但整个车身使用复合材料构架一种框架结构，以满足车身刚强度的需求。早在 1953 年世界上第一辆全复合材料车身的 Corvette 车在美国纽约面市。Corvette 由通用公司设计制造，第一批车身是采用手糊工艺制作。首先将设计好的玻璃纤维增强材料铺设在开放的模具内，然后通过树脂浸渍、赶泡、固化、脱模等一系列工序制作完成。这在当时是全新的车身制造工艺。如今 Corvette 车型以及成为了世界车辆的经典。

我国东风汽车公司对汽车复合材料车身的探索走在行业前列。在 2003 年推出的东风小王子(EQ7101BP)轿车，就采用复合材料制作车身。车身采用一体成型结构，内、外板为整体结构，车身承载骨架均互相连接。在设计时对车身截面形状、受力、力的传递等进行了认真研究。于是东风汽车公司乘胜追击，结合我国跑车市场和用户需求，于 2011 年精心打造了东风轿跑车（EQ7240BP）。

东风轿跑车不仅保证了车身被动安全性和车内成员安全性，还提出了预埋金属件的有效连接方式。考虑到车身骨架轻量化设计及结构强度的需求，在某些部位部使用碳纤维布支撑加固原理，即某些部采用碳纤维布和玻璃纤维布车体成型，有效提高了车身强度。

国外也有对复合材料车身框架的探索。克兰菲尔德大学轻质复合材料中心的Andrew Mills 等人，设计出一种多维编织复合材料概念车，名为 ASCC（Aerostable Composite Car）。将若干低成本的预先编织好的碳纤维编织管有序的排列在模具中，用泡沫进行真空填注工艺，形成互相连接垂直构件及水平构件，并最终构成其骨架 CORETEX。

1998 年，澳大利亚研制了一种名为aXcess的全地形概念车，其车身结构为碳纤维环氧树脂复合材料制成的外露的空心骨架。这种外露骨架框架结构的设计灵感主要来自现代摩托车骨架。其成型方法是将湿法铺层成型法和充气心轴相结合。此外该车型的框架式结构还获得了澳大利亚的革新产品年度奖。

从这些资料我们能发现，由复合材料制造的车身骨架结构的研究目前受到制造成型工艺及生产成本的制约。普遍所采用的手糊工艺的主要工作有手工完成，产品质量对工人操作水平以来大，而且生产效率较低。产品结构性能不如其他工艺方法，也不利于后期的推广与应用。而多维编织技术普及率相对较低，对制件的尺寸也有一定要求，同样在应用过程中障碍重重。

2.1研究内容：

随着轻量化技术的发展，传统的金属吸能结构已满足不了市场的需求，以碳纤维复合材料为主的非金属材料有着巨大的应用潜能。本课题从计算机仿真分析入手，拟将分析碳纤维复合材料B柱压溃模式及变形特性等科学问题，最大限度分析出不同参数对碳纤维复合材料B柱压溃模式及变形特性的影响并得出一般性结论。

2.2研究目标：

（1）全面分析碳纤维复合材料B柱压溃特性的影响因素；

（2）不同铺层角度和铺层顺序对碳纤维复合材料B柱压溃特性的影响；

（3）三点/四点载荷条件下碳纤维复合材料B柱压溃特性分析。

2.3拟采用的技术方案及措施：

（1）广泛收集资料，了解国内外碳纤维复合材料B柱研究现状。

（2）学习CATIA、HyperWorks等软件，建立B柱立体模型。

（3）仿真不同参数对碳纤维复合材料B柱压溃模式及变形特性的影响。

（4）对仿真结果进行分析和总结。

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