碳纤维与汽车轻量化关系紧密的原因剖析
汽车作为较早的交通工具,在1680年就已经被牛顿构思出来了,但是限于技术原因,直到1769年才有了第一辆蒸汽式动力汽车的诞生。汽车经过了数百年的升级,成为了现在我们熟知的模样。为了给汽车提速,引入了汽车轻量化的概念,随着各种新型材料的加入,汽车轻量化已经有了方向。
汽车轻量化的途径为那些?
1、结构轻量化:通过优化设计,对汽车的车身结构、形状、尺寸进行优化升级,在满足车身结构、刚度和稳定性的前提下,尽可能的压缩车身重量;
2、特工加工:汽车并不是一块铁板,它由超过1万种非拆卸零件组成,零件的成型方式、连接方式就是特工加工的对象,通过对这些零件连接时运用有限元分析技术进行断面形状优化设计,从而起到减轻自重的效果;
3、材料轻量化:前面的2种方式是存在极限的,因此需要从根本上进行减重处理,那就是从汽车的生产原料上入手。目前常用的汽车零件材料有有色金属、铝合金、镁合金、塑料、织物、皮革等,其中金属成分占比最大,如果有一种新型材料能够替代金属材料,在非关键部位降低自重,但车身整体重量将得到大幅下降。
碳纤维与汽车轻量化之间的联系
碳纤维是一种结构紧密的新型材料,密度小,但刚度和抗拉力等性能远超金属,是不可多得的材料之一。通过实验发现,碳纤维复合材料应用于汽车行业,对于汽车轻量化的推动有着非常重大的意义。
数据表明,碳纤维替代钢可以减重70%,替代铝合金可以减重30%。不要小看这样的数据,如果汽车减轻10%的重量,相当于提高汽车6%-8%的燃油效率;汽车自重降低100KG,每100公里油耗可以下降0.3-0.6。一辆车就有这样可观的数据,那全球超过10亿量汽车呢?
另外石油属于不可再生资源,是全世界所有国家都在追逐的重要资源之一,提高燃油效率,延长现有石油使用年限,是碳纤维复合材料汽车应用的意义所在。看到这里,我们应该能明白碳纤维与汽车轻量化的联系为何如此紧密了吧。