[发明专利]一种轻量化汽车车身复合加强板及其制备方法

说明书

本发明涉及汽车车身复合板技术领域，具体公开了一种轻量化汽车车身复合加强板及其制备方法，所述复合加强板包括能够安装在汽车车架上的复合主体壳板，设置在复合主体壳板内部的预埋加强结构，以及设置在复合主体壳板外部与预埋加强结构连接的外部加强结构；复合主体壳板包括外形为弧面壳状的第一主体，以及围设在第一主体外围作为翻边结构的第二主体；制备方法包括：制造预埋加强结构；制造混合编织布以及准备模具；铺设复合加强板；本发明解决了现有技术碳纤维复合板力学性能不均衡，正面抗冲击能力弱的问题。

技术领域

本发明涉及汽车车身复合板技术领域，具体是涉及一种轻量化汽车车身复合加强板及其制备方法。

背景技术

相对于其他新型材料，碳纤维复合材料车身的减重效果最显著；与传统钢材车身相比，采用碳纤维复合材料的车身可减重一半以上。碳纤维复合材料不仅具有质轻高强的优势、同时具有良好的可设计性。而且，复合材料可以一体化成型，大幅减少了零部件和紧固件数量；此外，碳纤维复合材料应用于汽车车身，能够提高碰撞吸能性、减振性和抗疲劳性。减重的同时，保证车辆碰撞安全性并提升乘坐舒适性。

目前，碳纤维复合材料应用于车身及零部件在国外已有量产案例。宝马i8及7系已应用碳纤维于车身。在宝马7系的乘员舱区域，车身由钢部件、铝合金部件和碳纤维部件组合构成，实现了不同材料间性能上的协同互补。其中，碳纤维复合材料作为车身结构加强件，在减轻车身重量的同时提高了整车碰撞安全性。

现有技术提供的碳纤维复合材料板件通常采用单一碳纤维材料制成，由于碳纤维属于各向异性材料，因此力学性能不均衡，应用于车辆这种工况较复杂的机械结构上存在一定的技术缺陷，尤其是现有碳纤维复合板件正面抗冲击能力及其弱，要用于车门、车头等常规撞击区存在较大的技术壁垒。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决现有技术碳纤维复合板力学性能不均衡，正面抗冲击能力弱的问题。

本发明的技术方案是：一种轻量化汽车车身复合加强板，包括能够安装在汽车车架上的复合主体壳板，设置在所述复合主体壳板内部的预埋加强结构，以及设置在所述复合主体壳板外部与预埋加强结构连接的外部加强结构；

所述复合主体壳板包括外形为弧面壳状的第一主体，以及围设在所述第一主体外围作为翻边结构的第二主体；

所述第一主体、第二主体均包括若干层碳纤维布、若干层玻璃纤维布混合铺设组成的基本层，设置在所述基本层上表面由若干层碳纤维、玻璃纤维制成的混合编织布铺设的第一增强层，设置在所述基本层下表面由若干层碳纤维、玻璃纤维混合编织布铺设组成的第二增强层；

所述预埋加强结构包括设置在第二主体的基本层内的第一预埋金属环，设置在第一主体的基本层内的第二预埋金属环，一端连接第一预埋金属环、另一端连接第二预埋金属环且位于基本层内的弧状金属条，以及设置在第二主体的基本层内的连接件；

所述弧状金属条为多个采用弹簧钢制成的金属条，并且以第一预埋金属环中心均匀分布；

所述外部加强结构包括设置在第一增强层上端面且与连接件栓接的外围翻边加固环，以及多个交叉设置在第二增强层下端面与连接件栓接的内部支撑杆。

进一步地，所述连接件包括多个以第一预埋金属环中心均匀分布且与第一预埋金属环固定的预埋固定片，设置在所述预埋固定片上与外围翻边加固环、内部支撑杆的第一连接孔，以及设置在所述预埋固定片上与汽车车架连接的第二连接孔。通过预埋固定片、第一连接孔以及第二连接孔的设置能够将复合加强板承受的大部分负载从第一预埋金属环、预埋固定片传递到车架上，能够大大减小在车辆撞击中致使车身复合加强板承受的载荷，有利于车辆安全性能的提升。

进一步地，所述第一预埋金属环为钢制圆环。通过弧状金属条将大部分冲击载荷直接传递给第一预埋金属环，通过钢制圆环设计能够保证吸收载荷的均匀性，防止第一预埋金属环内部产生内应力，造成扭曲；因此能够大大提高复合加强板的正面抗冲击能力。