美国复合材料研究所为噪声、振动和不平顺性(NVH)提供的新解决方案



ACMI席技术官Uday Vaidya
 
IACMI—继IACMI的技术路线图之后,美国复合材料研究所及其项目合作伙伴在过去五年中取得重大进展,例如努力降低复合材料的内含能量,提高复合材料的可回收性,以及多材料连接的新解决方案。IACMI项目的另一个重点是降低汽车应用中的噪音、振动和不平顺性(NVH)。
 
尽管可以通过降低燃油含量来节省能源和减少排放,但汽车轻量化可能会导致车辆运行中的NVH不利。
 
NVH通常通过物理结构吸收声能来管理。材料之间能量吸收效率的比较取决于物理和设计因素之间的复杂关系,例如机械性能,密度,固有结构以及零部件的几何形状,连接和载荷。如果在现有设计中直接替换轻质材料,但是需要额外的质量来满足NVH要求,那么减少汽车质量对于汽车制造商来说可能是零。在设计新材料时尽早解决NVH可以帮助实现对重量,成本和能量的积极影响。
 
就IACMI的目标而言,NVH挑战直接影响部署碳纤维增强聚合物(CFRP)的总体成本。虽然NVH挑战体现在汽车应用中的乘客声音和乘坐质量中,但声能还会对风力涡轮机应用中的转子转速产生负面影响。如果在产品和流程设计的早期使用预测建模工具和集成设计方法,管理NVH成本是容易的。
 
考虑到高级复合材料集成的各个方面,对于在汽车市场上的实施至关重要。
 
IACMI及其成员已经确定了一系列主题重点领域,这些领域对于实现IACMI的技术目标同时应对NVH挑战很重要:
 
·新颖的制造技术和先进的铺层方法可以实现高度定制的结构和纤维取向,从而改善复合材料的NVH质量。
 
·全面的仿真工具和软件套件可帮助解决整个复合生命周期中的NVH挑战-从设计,验证,初始制造,使用到使用寿命(EOL),回收和再利用。
 
·系统级设计和过程建模方法允许通过基于并行仿真的材料、组件和结构的实验设计及其各自的制造过程来更好地控制早期NVH性能。
 
·多材料设计方法和连接技术可以同时允许新的高性能复合材料的选择性集成,同时有助于解决核心NVH问题。
 
·独特的光纤结构、可添加制造的结构核心和嵌入式传感器技术可以帮助解决汽车和风力涡轮机应用中的NVH问题。
 
为了帮助引导业界主导的技术示范项目实现可实现的NVH解决方案,IACMI及其成员共同制定了一项战略,其目标如下:
 
1.使NVH项目建议书与行业需求保持一致。 行业利益相关者认识到,提高的NVH性能有助于提高先进复合材料的采用率和市场吸引力。IACMI将继续支持旨在解决核心NVH挑战并减少与下游变更相关的成本的项目机会。
 
2.在早期产品和流程设计中主动解决NVH问题,以减少与变更相关的成本。 将预测建模工具与动态材料/结构表征方法相结合的集成设计方法可以帮助复合材料制造商在产品设计的早期阶段主动控制NVH性能成本。证明这些节省的成本将有助于促进和加速在汽车和风力涡轮机应用中采用复合材料。

3.利用IACMI独特的垂直整合合作伙伴关系。NVH挑战是由许多系统因素驱动的,包括多组分复合材料结构,粘合剂和中间体及其各自的制造工艺。 IACMI将继续促进复合材料制造供应链中的协作关系,以满足关键的NVH需求,同时为汽车和其他应用市场提供更轻的复合材料。
 
以新颖的方式考虑高级复合材料集成的各个方面,例如NVH如何影响车辆和用户体验,对于将复合材料应用于汽车市场至关重要。通过更好地了解影响NVH的因素,IACMI可以领导行业研究以解决问题并继续推动汽车行业的轻量化。