李家顺

（200082 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

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碳纤维复合材料密度小、质量轻，具有较高的比强度、比刚度、比模量及可设计性，又因其具有耐腐蚀、抗疲劳、耐磨损、使用寿命长等力学性能，已经在航空航天领域取得非常广泛的应用。但其成本高，原材料供应受限，制备工艺复杂。随着近些年复材相关制备工艺的改进，复合材料成本有所下降，复合材料得以应用到各行各业[1]，汽车零部件的碳钎维保险杠就是其中之一，它对实现汽车轻量化有着非常显著的效果。

针对低速碰撞下提高汽车前碳纤维保险杠的碰撞性能方面的研究主要分为2 部分：一是通过研究复合材料的机理，开发新型复合材料以获取到更好的力学性能材料，以此来提高其碰撞性能。例如，何健[2]等通过研究 GMT 复合材料作为新型保险杠材料，不仅减重效果较好，而且碰撞性能优越。Bambach[3]通过对碳纤维复合材料在保险杠方面的应用做了研究，认为在汽车轻量化方面复合材料有很高的研究价值；二是基于材料模型对防撞梁进行优化。由于碳纤维特殊的力学特性，它既是材料又是结构，其铺层方式和截面厚度得到国内外学者的广泛研究。如文献[4]、文献[5]、文献[6]等采取了铺层优化和截面厚度优化使得保险杠的防撞性能有所提高。仲伟东[7]等通过采用多目标优化来获取最优的防撞梁碰撞性能。

根据以往研究情况发现，通过结构优化对于防撞性能的提升相较于铺层优化和厚度优化来说更为明显，如Davoodi M M[8]等研究一种新型防撞梁结构，以此来提高其碰撞性能。……