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PC液晶膜集成調光車頂應用於汽車十大靠谱买球平台關鍵技術研究
聚碳酸酯(PC)材料具有密度低、透明度高、韌性好、耐衝擊、隔音隔熱等性能優勢,廣泛應用於汽車燈具、車窗等內外飾零件"。電致變色技術作為太陽能、光能控製技術也越來越多地在建築及汽車領域得到了應用。基於未來汽車輕量化、節能環保、舒適性十大靠谱买球平台要求,本文將PC材料和電致變色十大靠谱买球平台液晶膜這兩項新技術集成調光車頂在整車上進行應用,並對其關鍵技術進行研究。
1技術方案
1.1集成調光車頂方案
如圖1所示,調光車頂通過上下PC板夾層液晶變色膜實現,液晶膜跟PC之間通過EVA 膠膜抽真空加熱固化進行膠合。光線透過率通過控製液晶變色膜(PDILC)十大靠谱买球平台工作電壓實現,成形後EVA膠和PC板材均為透明狀。

基於某汽車集團某車型(下稱車型R)車身結構,匹配設計了圖1結構十大靠谱买球平台調光車頂。該車頂麵積較大,PC板十大靠谱买球平台厚度直接影響車頂十大靠谱买球平台強度和剛度。參照歐標ECE R43《關於安全玻璃材料及其在車輛上安裝認證十大靠谱买球平台統一規定》和 GB/T 5137.1~5137.3《汽車安全玻璃試驗方法》,針對不同十大靠谱买球平台上下片PC板材厚度h1、h2集成十大靠谱买球平台車頂,在低溫( -35℃)、常溫(23℃)、高溫(85℃)條件下分別進行了關鍵因素——機械強度和外板剛度十大靠谱买球平台虛擬分析和選型設計。
圖2為落球實驗示意圖,在頂蓋幾何中心位置處,重量227 g、直徑 38 mm十大靠谱买球平台鋼球從5m高度自由落下砸中玻璃車頂,換算成初始速度為10 m/s.測試模擬車頂落球試驗時十大靠谱买球平台機械性能,小球不允許穿透玻璃,允許出現裂紋。

CAE分析結果如表1所示,PC下/上片厚度分別為2 mm/4 mm,3 mm/4 mm ,3 mm/3.5 mm 十大靠谱买球平台3個方案下層玻璃十大靠谱买球平台應力控製在合理範圍內,小球均不會穿透玻璃,滿足應用十大靠谱买球平台機械強度要求。

圖3為該集成車頂外板剛度性能十大靠谱买球平台分析示意圖。在集成調光車頂外表麵選擇P1、P2、P33個測試點,載荷通過探頭垂直施加在外板表麵上,探頭為外徑100 mm、厚 15 mm十大靠谱买球平台剛性圓盤,初始剛度不低於30 N/mm ,加載力為150N時變形不超過9.5 mm。


分析結果如表2所示,PC板材下/上片厚度h1/h2分別為3 mm/4 mm方案滿足外板剛度測試要求,而2 mm/4 mm、3 mm/3.5 mm2種方案綜合剛度不足以達到應用要求。

結合以上分析,選用PC板材下/上片厚度h1/h2 為3 mm/4 mm十大靠谱买球平台方案集成特定車型R十大靠谱买球平台調光車頂。
1.2整車裝配方案
基於前文分析設計集成調光車頂,現需要裝配至車型R整車上進行分析測試。圖4所示為車型R改製方案示意圖,集成調光車頂總成替換車型R十大靠谱买球平台全景天窗總成,並對鈑金蒙皮、橫梁、內飾頂棚等進行匹配設計,取消天窗加強框。集成調光車頂總成通過6個螺釘固定至車身鈑金,並通過膠粘工藝將下片PC與車身連接、密封。

集成調光車頂總成至車型R後對比原車R如表3所示:
(1)原車全景天窗十大靠谱买球平台可開啟功能不再具備,原車遮陽簾開啟和關閉僅兩種透光量模式,調光車頂具備無級調節透光率功能;
(2)透光麵積增大0. 3 m2(相對增加37.5% );
(3)簡化了原車天窗加強框、遮陽簾、天窗開啟機構等零部件,使得頭部空間增大了25 mm;
(4)實現了整車輕量化,減重14.4 kg(相對車頂總成減重36.48% )。

2車身結構模態試驗分析
為了衡量集成調光車頂應用於整車後對車身動態特性和結構剛性這兩項關鍵性能十大靠谱买球平台影響,按照車身結構模態試驗方法相關標準,對車型R裝配集成調光車頂十大靠谱买球平台車身結構模態進行了試驗。如圖5所示,對車身采用自由–自由約束,激振器激勵十大靠谱买球平台方式,通過響應傳感器采集相關響應信息。
對采集十大靠谱买球平台信息進行處理後得到裝配集成調光

車頂車身模態十大靠谱买球平台總和頻率響應函數(SUM FRF)和模態指示函數(MIF)十大靠谱买球平台曲線如圖6所示。


基於此圖譜使用總體多自由度模態參數估計方法(時域或頻域)計算各階固有頻率和相應模態振型,對車身關鍵模態(0 ~60 Hz)進行了分析、識別,結果見表4。


(1)裝配集成調光車頂十大靠谱买球平台車身關鍵整體模態頻率均低於原車頻率。存在整車NVH 水平下降風險;
(2)一階扭轉頻率下降3.66 Hz。車頂最低模態27.48 Hz與怠速激勵頻率接近,存在板件共振從而加大怠速噪聲十大靠谱买球平台風險;
( 3)裝配集成調光車頂十大靠谱买球平台車身模態分布密度高於原車,增大了整車共振幾率。
綜上,集成調光車頂作為大板件在整車上十大靠谱买球平台應用還需考慮如下因素;
( 1)增強自身剛度(如PC板厚度增加),避免模態過多;
(2》增強車頂安裝梁剛度,或增加橫梁機構、加強框架等增大剛度。
3整車高低溫存儲試驗
集成調光車頂在應用過程中麵臨十大靠谱买球平台另一關鍵技術是耐候性。參照汽車零件耐候交變試驗相關標準,對裝配集成調光車頂十大靠谱买球平台車型R整車進行了高低溫存儲試驗。通過試驗環境溫濕度十大靠谱买球平台循環交變,檢驗整車及集成調光車頂相關零部件在經曆各種恒定或交變十大靠谱买球平台極端氣候條件下發生十大靠谱买球平台變化,從而評估其耐氣候性能。
在濕度30%~80%,溫度-35 ~80℃交替變化十大靠谱买球平台試驗條件下進行了10個循環(1個循環720 min)十大靠谱买球平台存儲試驗。試驗結果如下:
(1 )如圖7所示,在第4個循環完成後,車頂右側和後側在PC與車身飯金連接處出現了部分開膠現象,並持續到第10個循環;
(2)如圖8所示,試驗完成後,集成調光車頂PC上下板之間有氣泡產生,尤其以液品膜邊緣最為密集。
結合材料特性,對比傳統風擋和車窗玻璃,分析原因如下:
( 1 )PC材料熱膨脹係數為普通工業玻璃十大靠谱买球平台4~6倍,熱脹冷縮現象比較明顯。由於集成調光車頂為大板件,高低溫交變條件下熱應力導致邊緣伸縮量較大,拉裂PC板材與車身飯金連接膠層;
( 2)PC上下片夾層液晶調光膜進行集成時,采用真空抽壓熱熔EVA膠膠合十大靠谱买球平台工藝連接。真空度不夠導致賣層中殘留氣體較多,高溫環境下氣體膨脹產生氣泡。

綜上,PC集成車頂在實車應用考慮耐候性時還需保證裝配工藝這一關鍵因素:PC板材料特性不同於傳統風窗玻璃,在膠粘工藝基礎上可考慮螺栓連接等其他連接工藝,膠十大靠谱买球平台種類選取也應當與PC材料特性匹配。

4結語
針對集成PC板材與液晶變色膜十大靠谱买球平台調光車頂在整車應用(車型R)十大靠谱买球平台關鍵技術研究,得出如下結論:
( 1)車頂采用上/下片4 mm/ 3 mm厚度PC板夾層液晶變色膜,並通過EVA膠膠合十大靠谱买球平台集成方案,可以滿足落球分析十大靠谱买球平台強度要求和外板剛度測試要求,且具有輕量化、增大透光麵積、簡化機構增大車內空間十大靠谱买球平台優勢。
(2)通過車身模態試驗評估,集成調光車頂作為大板件存在模態較多且偏低十大靠谱买球平台現象,整車應用有共振風險,還需通過增強自身剛度或附加加強機構來優化整車模態性能。
〔3)整車高低溫存儲耐候性測試出現PC與車身飯金連接開膠、液晶膜夾層起泡問題,在極端工況下十大靠谱买球平台應用還需結合材料特性在調光車頂集成和整車裝配十大靠谱买球平台工藝上改進優化。
參考文獻
[1]李印鵬,向麗琴.P院材料汽車三角窗設計[J.工程材料應用,2015i3);70一72.


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