碳纤维复合材料控制臂的轻量化设计与验证

卫原平^1,2，杨青^1,2，刘涛然^1,2，康华平³，张平³，杨勇³

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摘 要：使用碳纤维片状模塑材料C-SMC和碳纤维单向带预浸料UD Tape对某铝合金控制臂进行轻量化开发。经过结构概念设计与评价后,发现使用各向异性的连续碳纤维UD Tape材料可以通过设计铺层方向以显著增强受力路径上的结构性能,与短切碳纤维片状模塑材料C-SMC材料和铝合金材料相比,具备更佳的轻量化效果。接下来,基于连续纤维设计方案,对控制臂结构进行了详细设计,计算分析了整体结构强度以及碳纤维部分和铝合金接头部分的连接强度,并对危险工况下控制臂的强度进行了校核,开展了疲劳性能测试的台架试验,结果证明碳纤维控制臂具有优异的刚度、强度和抗疲劳性能,且可以带来非常明显的减重效果。

关键词：碳纤维增强复合材料;控制臂;轻量化;