前言
目前全球都對(duì)汽車(chē)電動(dòng)化發(fā)展普及持樂(lè)觀態(tài)度，同時(shí)考量節(jié)能減排政策與禁售燃油車(chē)的風(fēng)向，汽車(chē)業(yè)需要成本更低、分量更輕的材料，從而提升燃料經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)法規(guī)將發(fā)布平均燃油標(biāo)準(zhǔn)，將該數(shù)值限定在54.5英里每加侖，相較于當(dāng)前的35.5英里每加侖，該數(shù)值的增幅高達(dá)60%。
碳纖維復(fù)合材料有望成為汽車(chē)結(jié)構(gòu)件輕量化材料主線。相較于鋼材，碳纖維強(qiáng)度更高，分量也更輕，但其售價(jià)相對(duì)較貴。為便于未來(lái)大規(guī)模推廣應(yīng)用，需要研發(fā)符合機(jī)械及安全性能的經(jīng)濟(jì)型復(fù)合物，例如：聚丙烯及聚酰胺纖維等長(zhǎng)碳纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂等材料。
復(fù)合材料的特征和優(yōu)勢(shì)
強(qiáng)度高
高模量碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度可達(dá)鋼的5倍，鋁合金的4倍，鈦合金的3.5倍以上。
抗疲勞性能好
常用的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的疲勞極限是其抗拉伸強(qiáng)度的70%~80%，而大多數(shù)金屬材料僅能達(dá)到30%~50%。
減振性能好
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的自振頻率高，同時(shí)復(fù)合材料中如加入高韌性的數(shù)值和橡膠基體還帶有振動(dòng)阻尼特性。
各向異性及性能可設(shè)計(jì)性
纖維復(fù)合材料的性能與纖維的排列方向、鋪層次序和層數(shù)，以及成型方式都有關(guān)。通過(guò)設(shè)計(jì)與工藝的調(diào)整，可優(yōu)化實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能要求。
耐磨、尺寸穩(wěn)定性好
塑件得到了纖維的耐磨特性與尺寸穩(wěn)定性。
綜上可知高分子材料由于纖維的加入，一方面其機(jī)械性能會(huì)得到提升，但同時(shí)也會(huì)面臨著纖維排列與預(yù)想不符、浮纖、孔洞、夾雜物、縫合線結(jié)合質(zhì)量等缺陷問(wèn)題。相較于普通塑膠材料（不含纖維），生產(chǎn)者判別復(fù)合材料制品是否合格，會(huì)更加復(fù)雜，需要全面檢測(cè)其微觀結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)復(fù)合材料測(cè)試方法
通常分成破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)（無(wú)損檢測(cè)）。破壞性試驗(yàn)主要包括拉伸、沖擊、壓縮、彎曲、硬度等力學(xué)性能試驗(yàn)，會(huì)對(duì)測(cè)試件的性能和外形破壞，因此成為破壞性測(cè)試。而無(wú)損檢測(cè)中，測(cè)試件性能和外觀不變，仍具有使用價(jià)值。
常用的工業(yè)無(wú)損檢測(cè)方法有射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)、超聲檢測(cè)、太赫茲?rùn)z測(cè)技術(shù)等等。以上原理均相似，利用光、電、聲、磁等物理方式接觸或穿透檢測(cè)塑件，并回收特定信號(hào)進(jìn)行解析，得到我們需要的數(shù)據(jù)，如尺寸、密度、均勻性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或缺陷等。盡管目前無(wú)損檢測(cè)方法很多，但一般還不能做到在已知化學(xué)組成、制造過(guò)程及環(huán)境和載荷條件下準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出符合材料的剩余使用壽命。
無(wú)損檢測(cè)促進(jìn)碳纖維復(fù)合材料研發(fā)
當(dāng)前碳纖維復(fù)合塑膠零部件的研發(fā)工藝，需結(jié)合考慮配件組裝并進(jìn)行測(cè)試，是一個(gè)周期長(zhǎng)且繁瑣的過(guò)程，延緩了車(chē)用碳纖維復(fù)合物的創(chuàng)新研發(fā)進(jìn)程，同時(shí)從研發(fā)周期上降低了產(chǎn)品的成本效益。
通過(guò)模流分析軟件，使用精準(zhǔn)測(cè)試的含纖材料數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)成型塑件內(nèi)纖維方向及纖維長(zhǎng)度的分布。分析出來(lái)的模流結(jié)果再與無(wú)損檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，從而驗(yàn)證軟件與建模的精度。以利用高精準(zhǔn)度的計(jì)算機(jī)試模結(jié)果，在開(kāi)發(fā)前端就能“觀察“到塑件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，快速推進(jìn)車(chē)用長(zhǎng)碳纖維復(fù)合物的研發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)成本降幅及性能增幅。
模流預(yù)測(cè)纖維排向分布
結(jié)語(yǔ)
隨著塑料種類(lèi)的增多，塑料生產(chǎn)技術(shù)的不斷精進(jìn)，在當(dāng)下及日后的生產(chǎn)生活中，塑料將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。為了能高質(zhì)量使用高分子材料，必須準(zhǔn)確地掌握其物理力學(xué)性能及在線檢測(cè)功能機(jī)理的技術(shù)。無(wú)損測(cè)量技術(shù)正好滿足了這一技術(shù)要求，不僅僅是針對(duì)含纖復(fù)合材料，是促使所有塑料的傳統(tǒng)測(cè)試方法發(fā)生根本性的變革，使塑料質(zhì)量控制達(dá)到一個(gè)新的水平。
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