方鲲 孟秀青 王建军 高国强 尹光虎 李晓科 李玫

先进的碳纤维复合材料（CFRP）研究和应用己经成为汽车轻量化的一种重要技术途径。在保证汽车安全性能不降低的前提下尽可能地减轻整车质量，从而可提高汽车的动力性、降低燃料消耗、减少二氧化碳（CO2）排放。

1 材料的特性

CFRP是由作为增强材料的碳纤维（CF）和基體树脂（Resin）组成，早期主要应用于航空航天及军事领域。随着碳纤维（CF）生产技术的进步、性能的不断提高，以及加工技术的不断提高，CFRP成本下降，因此被越来越多应用到汽车、工业、体育等领域。CFRP具有比强度高、比模量高、质量轻、抗疲劳性好、膨胀率小和减振性优等优越综合性能，因此得到汽车厂家的广泛关注与应用。

1.1 质轻高强

由于使用CFRP在减轻车身质量的同时也可使汽车功率需求更小，进而采用更小的驱动引擎和悬挂装置。通过减少动能而减少汽车冲击危险，这种螺旋式的结果将使汽车车身质量进一步减轻，因此用CFRP部件替换原来的传统金属材料部件则其轻量化效果更加明显。

1.2 设计灵活

通过采用CFRP和部件的计算机辅助工程（CAE）结构优化则可以根据不同的汽车结构和用途要求灵活地进行产品设计和加工成型。根据实际受力情况，通过调整纤维的结构及排列制成各向异性和不同厚度的CFRP部件，且可以应用三明治夹层结构来提高整体刚性以达到最佳轻量化的设计方案之一。

将CF按照受力方向进行排布，可充分发挥CFRP强度的各向异性，从而达到节约材料和减轻质量的目的。……