【正文】 汽車”將倍受人們的關(guān)注。 作為復(fù)合材料的一種特殊結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)由于其比剛度大、重量輕等突出優(yōu)點(diǎn)，己被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑及其它工程領(lǐng)域中。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)不僅具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，而且可以通過控制成型工藝得到平整光滑的外型，具有優(yōu)異的氣動(dòng)性能，并且可以設(shè)計(jì)其力學(xué)性能、電性能和隔熱性能，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。結(jié)合復(fù)合材料和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)這二者的特點(diǎn)，本文考慮采用碳纖維復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，它使用碳纖維復(fù)合材料層合板作為面板、厚而輕的鋁蜂窩作為芯子，茹合劑采用環(huán)氧樹脂，這種結(jié)構(gòu)具有大的彎曲剛度/質(zhì)量比、彎曲強(qiáng)度/質(zhì)量比和可設(shè)計(jì)性。具有良好的吸聲、隔聲和隔熱等性能。對(duì)汽車車身運(yùn)用這種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)取代鋼結(jié)構(gòu)能明顯減輕質(zhì)量。 要將復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)用就必須考慮其連接問題。雖然復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有很高的比剛度、比強(qiáng)度值，但它的連接問題也是一個(gè)不能忽視的弱點(diǎn)。為了減輕重量，復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的芯材通常都具有輕、軟、薄的特點(diǎn)。像螺栓和鉚釘這樣的機(jī)械接頭不能直接與其進(jìn)行連接。因此為了安裝螺栓或鉚釘，需要利用鑲嵌件和填充材料對(duì)芯材進(jìn)行加固從而支撐緊固件的連接。復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)大部分的破壞是發(fā)生在連接部位，連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。要使復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用，就必須要解決復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)與金屬合金系列的相容，即要實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料與金屬及合金的連接。因此，連接是復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)作為一種新型材料得到更廣泛應(yīng)用而急待解決的關(guān)鍵問題。復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的組成可分為兩大部分，一部分是上下兩塊高強(qiáng)度的蒙皮(有時(shí)也被稱為面板)，另一部分是兩層蒙皮中間厚而輕的蜂窩夾芯層。通常將上、下蒙皮與芯子用膠茹劑膠接成剛性結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體，或者通過直接注塑或模壓來制得夾層結(jié)構(gòu)。對(duì)于蒙皮材料的選擇，目前較多采用復(fù)合材料層合板、輕質(zhì)金屬板、膠合板和硬塑料板等，蜂窩芯有鋁蜂窩、Nomex蜂窩和玻璃鋼蜂窩等。 抗彎剛度大是蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以在承受較大的彎曲載荷的情況下使用較小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，即具有較高的抗彎剛度質(zhì)量比。良好的耐疲勞性。構(gòu)件表面光滑平整有良好的氣動(dòng)表面，因而被廣泛地用于制造飛機(jī)和火箭的外部部件。車用復(fù)合材料的特點(diǎn) 復(fù)合材料是由2種或2種以上性質(zhì)不同的材料，一般是纖維等增強(qiáng)材料與基體材料，通過各種工藝手段組合而成。金屬一塑料層疊材料等相似，它的性能與纖維增強(qiáng)塑料(FRP)、纖維增強(qiáng)金屬(FRM ) ,具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)廣泛盛行于汽車零部件的應(yīng)用。復(fù)合材料是各向異性的非均質(zhì)材料，一些復(fù)合材料己經(jīng)相較于其他材料，具有以下幾個(gè)特點(diǎn) （1）較高的比強(qiáng)度與比模量。比強(qiáng)度是指材料的強(qiáng)度與其密度之比，比模量是指材料的模量與密度之比。對(duì)于復(fù)合材料零件來說，比強(qiáng)度和比模量越高，零件的自重越小，剛性越大。因此，這對(duì)于需減輕自重的輸送工具和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件或具有重要意義。 （2）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維能夠承擔(dān)外加載荷，而纖維與基體之間的界面可以有效地防止疲勞裂紋的擴(kuò)展。大多數(shù)金屬材料的疲勞強(qiáng)度極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其拉伸強(qiáng)度，是其拉伸強(qiáng)度的30070^39。5007o，而復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度極限可以達(dá)到拉伸強(qiáng)度的60070^39。80070 0 （3）摻入少量的短切碳纖維在熱塑性塑料中可以很大地提高它的耐性。 （4）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。纖維增強(qiáng)酚醛塑料可以在酸性介質(zhì)中長(zhǎng)期使用，用玻璃纖維增強(qiáng)塑料可制造化工管道、泵、閥及容器等設(shè)備，使其能夠耐強(qiáng)酸、鹽、酉旨和某些溶劑。_5 )良好的耐高溫?zé)g性。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，大部分纖維的熔點(diǎn)(或軟化點(diǎn)) （5）一般都在2000 0C以上，玻璃纖維除外，它的軟化點(diǎn)較低大約為700900 0C，將這些高熔點(diǎn)纖維與金屬基體組成的復(fù)合材料，能夠提高高溫下的強(qiáng)度和模量。 （6）良好的工藝性與可設(shè)計(jì)性。為了得到滿足不同強(qiáng)度和剛度等性能要求的構(gòu)件，可以通過調(diào)整增強(qiáng)材料的形狀排布及含量來實(shí)現(xiàn)，而且材料和構(gòu)件都可以一次成型，這不僅減少了零部件、緊固件和接頭的數(shù)目，也大大提高了材料利用率。復(fù)合材料的功用和性能 與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如:比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、比模量高、抗疲勞性能好及減振性能好等。從性能上說，復(fù)合材料中的各個(gè)組成材料發(fā)揮協(xié)同作用，這一優(yōu)越的綜合性能是任何單一材料都無法模擬的。正因?yàn)槿绱?，?fù)合材料己被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)中，汽車車身、前后護(hù)板、燈殼罩、保險(xiǎn)杠、座椅架及驅(qū)動(dòng)軸等部件的設(shè)計(jì)與制造均己用到復(fù)合材料「‘“]。由于復(fù)合材料優(yōu)越的性能，能夠滿足車身輕量化的要求，有效地降低油耗。以薄鋼板為主的單一材料作為車身材料的傳統(tǒng)汽車，己經(jīng)不能夠適應(yīng)人們同時(shí)追求高速與輕量化兩方面的要求。為了進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)減輕汽車質(zhì)量，同時(shí)改善風(fēng)阻系數(shù)和降低燃油消耗，越來越多的汽車企業(yè)都積極研究，通過新型材料的使用來滿足上述要求。車身輕量化過程中應(yīng)用的復(fù)合材料的類型也越來越多，復(fù)合材料在汽車的輕量化設(shè)計(jì)中的地位尤為重要。節(jié)約能源、減輕排放污染是汽車輕量化的主要目的，同時(shí)在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中環(huán)境保護(hù)也是必不可少的條件，復(fù)合材料的快速發(fā)展使得材料可以長(zhǎng)期使用并且能夠再生。鋁蜂窩夾心鋁蜂窩夾芯作為復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料具有質(zhì)量輕強(qiáng)度大的有點(diǎn)，蜂窩的形狀也有很多種，目前主要有正方形、圓形、菱形、正六邊形等，對(duì)比各種形狀結(jié)構(gòu)與性能，正六邊形結(jié)構(gòu)整齊美觀，生產(chǎn)制造簡(jiǎn)單、材料使用少、結(jié)構(gòu)效率高，性能方面更加耐壓、耐拉，是目前應(yīng)用最廣泛的類型。正六邊形鋁蜂窩芯主要有一下幾個(gè)性能特點(diǎn)： （1）密度小:蜂窩材料是一種不連續(xù)的多孔、大孔材料，而且鋁蜂窩的橫截面積比較小、孔徑較大，因此蜂窩的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料本身的密度。 (2)優(yōu)越的平整度和剛性:通常蜂窩芯子主要承受豎向載荷，并且每個(gè)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)都是由無數(shù)個(gè)固定的蜂窩組成，因此本身結(jié)構(gòu)狀態(tài)非常穩(wěn)定，在受到較大外界力量沖擊的情況下，也能夠保很好的持其形狀不發(fā)生變形破壞。 (3)疲勞性好:由于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)是面板和芯子是通過膠茹劑膠接在一起，不采用大面積的鉚接，能夠有效地減少應(yīng)力集中提高結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。 （4）隔音、隔熱性能好:雖然鋁蜂窩本身并不具有隔音、隔熱性能，但是蜂窩夾層結(jié)構(gòu)卻具有良好的隔音、隔熱性能。這是因?yàn)樵诜涓C夾層結(jié)構(gòu)的蜂窩芯子中，僅有1%~3%的體積是實(shí)體材料，其他空間內(nèi)是密封的空氣，而空氣具有良好的隔音、隔熱性能，比任何固體材料都要優(yōu)越(空氣中熱能和聲能的傳播受到極大限制)，因此夾層結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱、隔音性能。 (5)減震性能好:由于鋁蜂窩芯子是由許多相互粘結(jié)的小蜂窩組成的，其結(jié)構(gòu)猶如許多粘結(jié)在一起的小工字梁，因此在承載時(shí)結(jié)構(gòu)就可以分散承擔(dān)來自各方面的壓力。 正是由于鋁蜂窩芯具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，其中應(yīng)用比較突出的是在航空航天和軍事領(lǐng)域，近幾年在汽車、火車、建筑幕墻和高檔板材(室內(nèi)裝飾、各類門業(yè))等領(lǐng)域也表現(xiàn)出欣欣向榮的發(fā)展趨勢(shì)。三、混合動(dòng)力車 混合動(dòng)力汽車英文縮寫為HEV，即Hybrid Electric Vehicle o 2003年，聯(lián)合國(guó)將“混合動(dòng)力車”的定義規(guī)定如下:所謂混合動(dòng)力車是“為了推動(dòng)車輛的革新，至少擁有兩個(gè)能量變換器和兩個(gè)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(車載狀態(tài))”的車輛。由于目前混合動(dòng)力汽車廣泛采用電動(dòng)作為輔助或者主要?jiǎng)恿?，如果更?yán)格的定義，根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)電動(dòng)汽車技術(shù)委員會(huì)的建議，對(duì)混合動(dòng)力汽車的定義為:有多于一種的能量轉(zhuǎn)換器能提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的混合型電動(dòng)汽車，即使用蓄電池和副能量單元(Auxiliary Power Unit。簡(jiǎn)稱APU)的電動(dòng)汽車。這個(gè)輔助動(dòng)力單元實(shí)際上是一部燃燒某種燃料的原動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。燃料可以是汽油，柴油，也可以是甲醇，酒精，液化石油氣，天然氣等代用燃料。選用的原動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)，也可以是燃?xì)廨啓C(jī)等其它熱機(jī)。它主要包括內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，蓄電池以及控制系統(tǒng)等，根據(jù)汽車運(yùn)行工況的要求，內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化禍合，以實(shí)現(xiàn)汽車的良好的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性，排放性