1.选题背景及意义

碳纤维复合材料（CFRP）是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。因为它质轻、高强度、高模量、耐高低温和耐腐蚀等特点，所以在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，CFRP都颇具优势。本课题将详细探究cfrp与环氧胶的胶接界面。

由于新能源汽车轻量化的需要，碳纤维复合材料得到了越来越广泛的应用，CFRP构件与其他零部件之间的连接不可避免，与机械紧固和焊接以上两种方法相比，胶接易于实现异种材料间的结合，可大大减少连接区域的应力集中，同时可以减小振动和噪声，有显著的经济效益和社会效益。

鉴于超声振动能够强化CFRP接头的粘接性能，本课题通过了解超声辅助胶接工艺试验平台，熟悉超声辅助胶接工艺流程，重点研究超声辅助CFRP胶连接工艺中CFRP与环氧胶粘接界面结合行为。

2.国内外现状分析

随着国内外日趋严峻的排放标准的实施，以及越来越多的人接受低碳生活，节能减排已经成为汽车行业的重要研究课题。因为能源革新技术匮乏，进展也很慢，所以汽车轻量化是解决这个问题的关键之一。碳纤维材料的加入使得这个问题得到有力的解决。

首先引入碳纤维材料的是超跑，其主要原因是相比传统钢材和铝材，碳纤维的刚度更强，但重量更轻。但碳纤维材料因为高成本、生产周期长，以及供应链不稳定等，汽车行业最先是在低产量、价格昂贵的超级跑车上使用。

此外各国政府制定了严格的车辆燃料经济性标准和二氧化碳排放法规。车身整体重量的减轻是非常有效的控制尾气排放的手段。汽车重量每降低100公斤，排放量可下降20g/km，普通车需减重245kg才能达到要求的排放标准，电动车需减重50%以上。在所有轻量化材料中，碳纤维复合材料是唯一能将钢质零部件减重50~60%，并保持同等强度的先进材料。

2014年宝马推出的宝马i3就是一款量产的全碳纤维电动车。相较于传统金属材料车身的电动车，其1195kg的整重量比之轻250-350公斤，同时具备最高性能的碰撞安全保护，电池容量仅20kwh，续航里程达160公里，比传统电动车续航里程提高52%。此外，宝马i8将碳纤维应用到车身和内饰中，使车身总重控制在1,540公斤。这款车带给我们的启示不仅仅是工艺进程的进步，也让我们学会将工业制造的碳纤维材料、高强度钢材和铝材完美组合应用到车身。