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新能源汽車采用碳纖維復(fù)合材料替代鋁合金等金屬材料制作電池箱體，主要的目的就是在提升性能的前提下實(shí)現(xiàn)更輕的自重：新能源汽車電池箱體不僅要具備足夠的承載能力，在車載情況下盡可能地減振、耐腐蝕、保證使用壽命等，還要盡可能地輕，以便減輕車體自重，減少能耗，延長(zhǎng)行駛時(shí)間。
要滿足這些需求，一方面要依賴于碳纖維復(fù)合材料材質(zhì)本身的優(yōu)勢(shì)，另一方面要依賴于合理的工藝方案，碳纖維和基體樹脂材料在性質(zhì)上差異很大，在單層復(fù)合材料層中沿纖維方向的性能和垂直纖維方向的性能變化也很大，這就會(huì)形成正交各向異性性能。其力學(xué)參數(shù)受多種因素影響，這包括碳纖維復(fù)合材料的鋪層設(shè)計(jì)與制作。
新能源汽車電池箱體
碳纖維復(fù)合材料的鋪層設(shè)計(jì)在原理上與層合板設(shè)計(jì)類似，內(nèi)容包括：各纖維層的鋪設(shè)角度、鋪設(shè)層數(shù)以及鋪層順序。合理的鋪層設(shè)計(jì)有助于發(fā)揮出碳纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)，保障產(chǎn)品的輕量化應(yīng)用效果。例如，新能源汽車在行駛過(guò)程中，電池箱會(huì)受到橫、縱、垂向三個(gè)方向的振動(dòng)，采用不同的鋪層方案可以改變電池箱體的固有頻率，選擇合適的鋪層方案還能有效避免共振現(xiàn)象的發(fā)生。
在為新能源汽車制作碳纖維復(fù)合材料電池箱體時(shí)，無(wú)錫智上新材會(huì)通過(guò)不同鋪層方向、不同鋪層比例及不同鋪層厚度的比較來(lái)確定針對(duì)某一種具體產(chǎn)品的佳鋪層方案。在此過(guò)程中，也會(huì)從以下方面考慮對(duì)鋪層方案進(jìn)行個(gè)性優(yōu)化。
新能源汽車電池箱體
纖維路徑與主應(yīng)力的對(duì)應(yīng)：
當(dāng)采用碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行鋪放時(shí)，需要對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行剪裁然后再鋪疊，在操作過(guò)程中，即便不能完全按照理想的碳纖維路徑進(jìn)行鋪放，也要按照理想路線進(jìn)行近似的處理。一般來(lái)說(shuō)，45°的理想纖維路徑是45°應(yīng)力方向，90°的理想纖維路徑是90°應(yīng)力方向。也就是說(shuō)，某一層某一根的纖維路徑都應(yīng)與這一層的主應(yīng)力一致。
新能源汽車碳纖維電池箱體
根據(jù)特定需求調(diào)整鋪層方案：
在不同的方案對(duì)比中，無(wú)錫智上新材發(fā)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料的鋪層方式和鋪層角度的選取對(duì)結(jié)構(gòu)性能具有一定的影響。0°、±45°、90°是較為常見(jiàn)的鋪層角度，其中±45°鋪層在整體比例中的增加，會(huì)使電池箱體的模態(tài)和穩(wěn)定性得到了一定的增強(qiáng)；鋪層順序?qū)﹄姵叵潴w模態(tài)量的影響雖然有限，但對(duì)其大應(yīng)力值有明顯的影響，尤其是當(dāng) 0°纖維在外側(cè)時(shí)比±45°纖維在外側(cè)時(shí)影響更加明顯；盡量采用對(duì)稱鋪層有利于提高電池箱體的固有頻率，電池箱體外層碳纖維鋪層方式對(duì)箱體的應(yīng)力值影響較大，隨著鋪層厚度的增加，電池箱體的穩(wěn)定性能將得到不斷提升。