美國復合材料研究所為噪聲、振動和不平順性(NVH)提供的新解決方案



ACMI席技術官Uday Vaidya
 
IACMI—繼IACMI的技術路線圖之后,美國復合材料研究所及其項目合作伙伴在過去五年中取得重大進展,例如努力降低復合材料的內含能量,提高復合材料的可回收性,以及多材料連接的新解決方案。IACMI項目的另一個重點是降低汽車應用中的噪音、振動和不平順性(NVH)。
 
盡管可以通過降低燃油含量來節省能源和減少排放,但汽車輕量化可能會導致車輛運行中的NVH不利。
 
NVH通常通過物理結構吸收聲能來管理。材料之間能量吸收效率的比較取決于物理和設計因素之間的復雜關系,例如機械性能,密度,固有結構以及零部件的幾何形狀,連接和載荷。如果在現有設計中直接替換輕質材料,但是需要額外的質量來滿足NVH要求,那么減少汽車質量對于汽車制造商來說可能是零。在設計新材料時盡早解決NVH可以幫助實現對重量,成本和能量的積極影響。
 
就IACMI的目標而言,NVH挑戰直接影響部署碳纖維增強聚合物(CFRP)的總體成本。雖然NVH挑戰體現在汽車應用中的乘客聲音和乘坐質量中,但聲能還會對風力渦輪機應用中的轉子轉速產生負面影響。如果在產品和流程設計的早期使用預測建模工具和集成設計方法,管理NVH成本是容易的。
 
考慮到高級復合材料集成的各個方面,對于在汽車市場上的實施至關重要。
 
IACMI及其成員已經確定了一系列主題重點領域,這些領域對于實現IACMI的技術目標同時應對NVH挑戰很重要:
 
·新穎的制造技術和先進的鋪層方法可以實現高度定制的結構和纖維取向,從而改善復合材料的NVH質量。
 
·全面的仿真工具和軟件套件可幫助解決整個復合生命周期中的NVH挑戰-從設計,驗證,初始制造,使用到使用壽命(EOL),回收和再利用。
 
·系統級設計和過程建模方法允許通過基于并行仿真的材料、組件和結構的實驗設計及其各自的制造過程來更好地控制早期NVH性能。
 
·多材料設計方法和連接技術可以同時允許新的高性能復合材料的選擇性集成,同時有助于解決核心NVH問題。
 
·獨特的光纖結構、可添加制造的結構核心和嵌入式傳感器技術可以幫助解決汽車和風力渦輪機應用中的NVH問題。
 
為了幫助引導業界主導的技術示范項目實現可實現的NVH解決方案,IACMI及其成員共同制定了一項戰略,其目標如下:
 
1.使NVH項目建議書與行業需求保持一致。 行業利益相關者認識到,提高的NVH性能有助于提高先進復合材料的采用率和市場吸引力。IACMI將繼續支持旨在解決核心NVH挑戰并減少與下游變更相關的成本的項目機會。
 
2.在早期產品和流程設計中主動解決NVH問題,以減少與變更相關的成本。 將預測建模工具與動態材料/結構表征方法相結合的集成設計方法可以幫助復合材料制造商在產品設計的早期階段主動控制NVH性能成本。證明這些節省的成本將有助于促進和加速在汽車和風力渦輪機應用中采用復合材料。

3.利用IACMI獨特的垂直整合合作伙伴關系。NVH挑戰是由許多系統因素驅動的,包括多組分復合材料結構,粘合劑和中間體及其各自的制造工藝。 IACMI將繼續促進復合材料制造供應鏈中的協作關系,以滿足關鍵的NVH需求,同時為汽車和其他應用市場提供更輕的復合材料。
 
以新穎的方式考慮高級復合材料集成的各個方面,例如NVH如何影響車輛和用戶體驗,對于將復合材料應用于汽車市場至關重要。通過更好地了解影響NVH的因素,IACMI可以領導行業研究以解決問題并繼續推動汽車行業的輕量化。