肖志，杜庆勇，莫富灏，韦凯，杨旭静，邢杨

(湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)

连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖铺层优化*

肖志，杜庆勇，莫富灏，韦凯，杨旭静，邢杨

(湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)

本文中基于抗雪压性能需求，对连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖结构开展了多层次铺层优化设计。首先，进行了连续碳纤维增强复合材料力学性能试验和参数反求，并将分析所得应力应变曲线与试验结果对比，结果误差均在允许范围之内，验证了所选取的材料本构模型参数的正确性。然后，以顶盖质量最小化为目标，开展了汽车顶盖自由尺寸优化、尺寸优化和层组优化，在优化过程中同时兼顾了工艺约束和顶盖刚度两个方面的要求。优化后，连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖的质量比原始钢制件减轻了59.3%，顶盖在加载过程中未出现明显的屈曲现象，满足设计要求。

汽车顶盖;碳纤维复合材料;铺层优化;刚度分析

前言

为减少汽车的能源消耗和对环境的污染，轻量化技术得到了广泛关注。复合材料，尤其是连续碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer，CFRP)的应用是实现汽车轻量化的重要途径。CFRP是一种可设计性较强的复合材料，其铺层方式得到了国内外学者的广泛研究。

CFRP力学性能表现为各向异性，其力学性能与材料的微观组分和铺层方式有密切的关系，因此许多学者在铺层优化方面做了大量的研究工作。……