● 摘要
针对汽车尾气排放所造成的空气污染日益严重这一现象，国家出台一系列法规来限制汽车尾气排放，各大汽车厂商也已对汽车进行轻量化设计。复合材料及其成型工艺的快速发展，为汽车进行轻量化设计提供了一个很好的契机。基于这一现状，本次课题就对复合材料汽车轻量化设计进行研究。
在对热塑性树脂基复合材料最新成型工艺及在汽车上的使用做了详细介绍之后，比较各成型工艺的优缺点，选择注射成型的玻璃纤维和模压成型的碳纤维复合材料作为在此次课题中对汽车背门内板轻量化设计进行论证的复合材料，并对使用模压成型得到的碳纤维复合材料的铺层进行了介绍。本文使用的模型是由逆向成型得到的汽车背门内板，模型中小曲面及小孔较多且模型不规则。对于这一情况，本文创新性的使用了UG与HyperMesh两种软件对模型进行简化及几何的清理。在对模型的网格划分及质量检测使用HyperMesh软件完成，并将完成后的模型分别以cdb和K格式文件导入到ANSYS和LS-DYNA软件中进行模态、强度、刚度和碰撞分析。所得使用复合材料分析的结果与原汽车钢制背门内板分析的结果进行比较。在满足生产厂家要求的前提下，使用注塑成型的玻璃纤维复合材料和使用模压成型的碳纤维复合材料与使用普通碳钢的背门内板相比，质量分别减少了：0.442kg和1.843kg。
从复合材料的选择、设计与分析软件的介绍、理论知识的简要说明、复合材料的铺层到最终分析结果的比较，本文提供了一个完整的复合材料汽车轻量化设计的流程，对使用复合材料在汽车其它零部件上进行轻量化设计提供很好的借鉴。