青岛大学蒋荣超获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛大学申请的专利一种拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂及其制造方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120533745B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510837763.X,技术领域涉及:B25J18/00;该发明授权一种拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂及其制造方法是由蒋荣超;刘明亮;车仁龙;马恒宇;孙浩然设计研发完成,并于2025-06-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂及其制造方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种拓扑优化设计的CFRP‑铝合金夹芯控制臂及其制造方法,属于汽车底盘轻量化结构设计技术领域。针对传统金属控制臂重量大、轻量化不足的问题,该控制臂采用上下两层碳纤维增强复合材料CFRP面板与中间铝合金芯层构成夹芯结构,通过拓扑优化获得芯层内部最优筋条分布,兼顾结构刚度与质量控制。碳纤维面板采用3K平纹布预浸料按[0°45°‑45°90°]铺层角度,共铺设16层,铝合金芯层经CNC加工形成拓扑优化设计的筋条结构,与面板通过胶‑螺混合连接工艺组装。相较于传统金属控制臂,本发明在满足力学性能要求的前提下,质量减轻约46.6%,适用于新能源汽车及轻量化整车平台。
本发明授权一种拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂及其制造方法在权利要求书中公布了:1.一种拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂的制造方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:构建夹芯控制臂的拓扑优化模型,以两刚度工况下加权应变能最小为优化目标,以夹芯控制臂铝合金夹芯层厚板区域内单元密度为设计变量,通过对所述拓扑优化模型优化、得到优化后的铝合金夹芯层单元密度设计值,其结果表示为二维拓扑图案;S2:基于S1得到的二维拓扑形图案中,浅色区域的单元密度趋向于1,是主要保留结构;深色区域单元密度趋向于0,是可以删除的区域;而0到1之间的过渡部分可根据设计需求进行取舍;S3:基于S2得到的铝合金夹芯层拓扑优化结构,构建夹芯控制臂铝合金夹芯层的三维模型,并通过精密CNC加工制成;S4:制备好碳纤维平纹预浸料,选用热固性环氧树脂基体;将平纹预浸料置于铝制模具中,按[0°45°-45°90°]4顺序铺设,单层厚度为0.25mm,共铺设16层;采用脱模布及呼吸棉层进行封装,置于真空袋内预压;S5:高温固化,采用以下温压曲线:第一阶段:80°C,-0.96MPa,保持0.5小时;第二阶段:120°C,-0.96MPa,保持2小时;自然冷却至室温后脱模;S6:对成型后的碳纤维增强复合材料面板切割至夹芯层设计轮廓、修整飞边、打磨表面,并在连接位置钻设螺栓孔,将铝合金夹芯层与CFRP面板结构对位装配,接口处施加胶粘剂,同时拧紧高强度螺栓,固化后形成整体结构; 所述拓扑优化设计的CFRP-铝合金夹芯控制臂,其特征在于:由上层碳纤维增强复合材料面板、铝合金夹芯层以及下层碳纤维增强复合材料面板自上而下依次连接构成;所述铝合金夹芯层的结构来源于对控制臂工作工况的拓扑优化求解,在满足多性能约束条件下自动生成最优铝合金筋条分布布局;所述碳纤维增强复合材料面板与铝合金夹芯层通过胶-螺混合连接形成一个整体。
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