CN213891608U - 一种连续纤维复合材料、汽车前罩及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续纤维复合材料包括从上向下依次层叠的上面层、中间层和下面层，所述上面层和下面层材质相同，均是以树脂作为基体，以连续纤维层作为增强体；所述中间层包括至少两层塑料薄膜，中间层上设有多个上下贯通的通孔，所述通孔内填充有树脂，通孔内的树脂的上、下端分别与上面层和下面层固定连接。其能够在收到弯曲载荷时，发生破坏吸能，进而在行人与车辆碰撞过程中耗散碰撞能量，起到保护行人的作用。本实用新型还公开了包括上述连续纤维复合材料的汽车前罩和车辆。

Description

一种连续纤维复合材料、汽车前罩及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件，具体涉及连续纤维复合材料、汽车前罩及车辆。

背景技术

连续纤维复合材料由于其密度小，沿纤维方向强度极高等特点，越来越多的被应用于汽车结构，在保证结构强度的同时实现结构的轻量化。由于汽车结构根据设计理念，不仅要保护车内乘员，而且也要保护车外行人，所以在不同部位，对结构的要求是不同的。以汽车前罩为例，它在车辆与行人碰撞过程中，作为行人倾倒后的主要承载结构，其对行人撞击的缓冲效果对行人的伤害起到至关重要的作用。目前基于行人保护的要求，需要前罩在车辆与行人碰撞过程中将碰撞能量转化为前罩永久塑性变形的内能，起到缓冲作用，达到减轻行人受到伤害的目的。

但是连续纤维复合材料只有在受到沿纤维方向的载荷时才会发生破碎吸收碰撞能量，而在受到弯曲载荷时则表现出极好的弹性，很难产生塑性变形或破坏，几乎无法吸收碰撞能量，所以若作为汽车前罩材料，在发生行人碰撞时，前罩最终会恢复至原样而几乎不会耗散碰撞能量，这样会对行人造成极大伤害。

因此，若要选择连续纤维复合材料制造汽车前罩，有必要开展其在弯曲载荷下的破坏吸能设计，耗散碰撞能量，起到保护行人的作用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种连续纤维复合材料、汽车前罩及车辆，其能够在收到弯曲载荷时，发生破坏吸能，进而在行人与车辆碰撞过程中耗散碰撞能量，起到保护行人的作用。

本实用新型所述的连续纤维复合材料，包括从上向下依次层叠的上面层、中间层和下面层，所述上面层和下面层材质相同，均是以树脂作为基体，以连续纤维层作为增强体；所述中间层包括至少两层塑料薄膜，中间层上设有多个上下贯通的通孔，所述通孔内填充有树脂，通孔内的树脂的上、下端分别与上面层和下面层固定连接。

进一步，所述中间层包括两层塑料薄膜，既能够满足连续纤维复合材料在弯曲载荷作用下的吸能要求，同时减少了材料用量，降低了重量，节约了制造成本。

进一步，所述连续纤维层为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维，所述树脂根据连续纤维层种类进行合理选择。

进一步，所述上面层、下面层和中间层厚度根据性能需求进行调整。

进一步，所述通孔孔径以及相邻通孔的间距根据性能需求进行合理调整。

进一步，采用流动状态的树脂在高压下从上至下依次流过上面层的连续纤维层、中间层的通孔和下面层的连续纤维层，固化得到连续纤维复合材料。

一种汽车前罩，包括内板和外板，所述内板和外板由多个上述的连续纤维复合材料层叠制成。

一种车辆，包括上述的汽车前罩。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本实用新型在上、下面层之间增设了不同材质的中间层，且中间层包括至少两层塑料薄膜，中间层上设有多个上下贯通的通孔，所述通孔内填充有树脂，通孔内的树脂的上、下端分别与上、下表面的面层固定连接，进而在弯曲载荷作用下，上面层和下面层发生弯曲变形，导致下面层变形后的曲率半径大于上面层的曲率半径，使得连通上、下面层的塑料薄膜中通孔内的树脂在上面层和下面层的拉扯下产生剪切变形，该剪切变形将导致通孔内树脂的破坏，而该破坏会耗散弯曲载荷能量，进而提高了连续纤维复合材料受到弯曲载荷时的吸能性能。

2、本实用新型所述的连续纤维复合材料能够实现弯曲载荷下的剪切破坏来耗散碰撞能量，当用于汽车前罩后，达到了缓冲行人与车辆前罩的碰撞而降低行人伤害的目的。

附图说明

图1是本实用新型所述连续纤维复合材料的爆炸图；

图2是本实用新型所述连续纤维复合材料的截面示意图；

图3是本实用新型所述连续纤维复合材料在载荷作用下的变形示意图。

图中，1—上面层，2—中间层，3—下面层，4—通孔，5—树脂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

参见图1和图2，所示的连续纤维复合材料，包括从上向下依次层叠的上面层1、中间层2和下面层3，所述上面层1和下面层3材质相同，均是以树脂作为基体，以连续纤维层作为增强体。所述中间层2包括两层塑料薄膜，中间层2上设有多个上下贯通的通孔4，所述通孔4内填充有树脂5，通孔4内的树脂5的上、下端分别与上面层1和下面层3固定连接。

所述中间层2采用两层塑料薄膜，上面层1底面与位于上方的塑料薄膜顶面连接，下面层3顶面与位于下方的塑料薄膜底面连接，两层塑料薄膜之间是处于分离状态，仅在通孔4位置被树脂5连通，避免了上面层1、下面层3和单层的塑料薄膜在通孔4内树脂5作用下连为一体，无法起到吸能效果。并且采用两层塑料薄膜材料用量较少，在满足连续纤维复合材料在弯曲载荷作用下的吸能要求的前提下，最大限度地减少了塑料薄膜用量，降低了连续纤维复合材料的整体重量，节约了制造成本。

需要说明的是，所述连续纤维层为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维，所述树脂5根据连续纤维层种类进行合理选择。所述上面层1、下面层3和中间层2厚度根据性能需求进行调整。所述通孔4孔径以及相邻通孔4的间距根据性能需求进行合理调整。

具体制造时，首先由下至上依次层叠铺覆下面层3的连续纤维层、两层塑料薄膜、上面层1的连续纤维层，然后采用流动状态的树脂在高压下从上至下、由左至右浸润、渗透上面层1的连续纤维层，流过中间层2的通孔4，再浸润下面层3的连续纤维层，最后树脂5干涸固化，得到上面层1、中间层2和下面层3构成的连续纤维复合材料。

参见图3，在弯曲载荷作用下，上面层1和下面层3发生弯曲变形，导致下面层3变形后的曲率半径大于上面层1的曲率半径，使得连通上、下面层的塑料薄膜中通孔4内的树脂5在上面层1和下面层3的拉扯下产生剪切变形，该剪切变形将导致通孔4内树脂5的破坏，而该破坏会耗散弯曲载荷能量，进而提高了连续纤维复合材料受到弯曲载荷时的吸能性能。

一种汽车前罩，包括内板和外板，所述内板和外板由多个上述的连续纤维复合材料层叠制成。由于上述的连续纤维复合材料能够实现弯曲载荷下的剪切破坏来耗散碰撞能量，当用于汽车前罩后，达到了缓冲行人与车辆前罩的碰撞而降低行人伤害的目的。

一种车辆，包括上述的汽车前罩。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种连续纤维复合材料，包括从上向下依次层叠的上面层（1）、中间层（2）和下面层（3），其特征在于：所述上面层（1）和下面层（3）材质相同，均是以树脂（5）作为基体，以连续纤维层作为增强体；所述中间层（2）包括至少两层塑料薄膜，中间层（2）上设有多个上下贯通的通孔（4），所述通孔（4）内填充有树脂（5），通孔（4）内的树脂（5）的上、下端分别与上面层（1）和下面层（3）固定连接，将上面层（1）、中间层（2）和下面层（3）复合为整体。

2.根据权利要求1所述的连续纤维复合材料，其特征在于：所述中间层（2）包括两层塑料薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的连续纤维复合材料，其特征在于：采用流动状态的树脂（5）在高压下从上至下依次流过上面层（1）的连续纤维层、中间层（2）的通孔（4）和下面层（3）的连续纤维层，固化得到连续纤维复合材料。

4.一种汽车前罩，包括内板和外板，其特征在于：所述内板和外板由多个权利要求1~3任一项所述的连续纤维复合材料层叠制成。

5.一种车辆，其特征在于：包括权利要求4所述的汽车前罩。

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