蒋荣超，张 涛，孙海霞，刘大维，陈焕明，王登峰

（1. 青岛大学机电工程学院，青岛 266071；2. 海军航空大学青岛校区航空机械系，青岛 266041；3. 吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022）

前言

汽车轻量化是实现节能减排的重要途径，结构优化设计、采用先进制造工艺和应用轻质材料等轻量化技术已成为汽车领域的研究热点［1-3］。在轻量化材料中，碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastic，CFRP）因其具有较高的比强度、比刚度和优异的吸能特性，尤其适合于电动汽车结构件的轻量化［4-5］，是汽车轻量化技术的重点研究方向，得到了国内外学者的广泛关注。叶辉等［6］对碳纤维复合材料发动机罩进行了铺层优化设计，结果表明CFRP 发动机罩能在保证其力学性能的同时充分发挥其在汽车轻量化方面的优势。顾善群等［7］通过高速冲击试验和压缩性能测试研究了复合材料的破坏模式与冲击速率和树脂韧性之间的关系。陈光等［8］采用刚度等效替代方法和正向设计方法对碳纤维复合材料保险杠进行尺寸优化，在保证吸能要求的前提下实现了保险杠总成的轻量化。Hu 等［9］对比研究了碳纤维增强复合材料保险杠横梁与钢制横梁的吸能性，研究表明CFRP 保险杠横梁具有更优异的吸能特性。

保险杠是汽车被动安全系统的关键部件，主要由防撞梁、吸能盒和填充物组成，其中保险杠防撞梁是低速碰撞过程中的主要吸能结构，可以起到有效的缓冲作用，减轻对行人与乘员的伤害和对车辆的损伤［10-12］。……