(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211145338.7 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 一汽解放汽车有限公司 地址 130011 吉林省长 春市汽车开发区东 风大街2259号 (72)发明人 李亦文　徐中皓　王新宇　谷卫敏　 宋男　闫鑫　翟云龙　孙嘉伟　 周熙宇　刘敏　 (74)专利代理 机构 北京远智汇知识产权代理有 限公司 1 1659 专利代理师 刘彦伟 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 碳纤维车体结构铺层 优化方法、 碳纤维车体 结构及车辆 (57)摘要 本发明涉及车辆技术领域， 具体公开了一种 碳纤维车体结构铺层优化方法、 碳纤维车体结构 及车辆， 该碳纤维车体结构铺层优化方法， 通过 建立有限元分析模型， 将多个碳纤维复合材料层 板均分为两个对称设置层板组， 然后对第一层板 组中的每个碳纤维复合材料层板分别进行铺层 角度优化， 在优化时可从碳纤维复合材料层板的 多个待测铺层角度中确定出合规铺层角度， 并在 合规铺层角度中确定最优理论铺层角度， 基于第 一层板组中的每个碳纤维复合材料层板的最优 理论铺层角度与第二层板组中对应的碳纤维复 合材料层板的最优理论铺层角度相同， 可将确定 第一层板组和第二层板组中的每个碳纤维复合 材料层板的最优理论铺层角度确定出来， 无需根 据经验确定， 可靠性高。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115422660 A 2022.12.02 CN 115422660 A 1.一种碳纤维车体结构铺 层优化方法， 其特 征在于， 包括： S100： 建立碳纤维车体结构的有限元分析模型， 所述有限元分析模型包括两个层板组， 两个所述层板组叠合且对称设置， 每个所述层板组包括多个依次叠合的碳纤维复合材料层 板， 每个所述碳纤维复合材 料层板的初始的铺 层角度均设为0 °； S200： 两个所述层板组分别为第一层板组和第二层板组， 对所述第一层板组中的每个 所述碳纤维复合材料层板分别进 行铺层角度优化， 得到所述第一层板组中的每个所述碳纤 维复合材 料层板的合 规铺层角度以及最优理论铺 层角度； 对所述第一层板组中的一个所述 碳纤维复合材 料层板分别进行铺 层角度优化包括： S210： 在设定范围内确定所述碳纤维复合材料层板的多个待测铺层角度， 对于每个所 述待测铺层角度 做以下测试： 在所述有限元分析模型中将所述碳纤维复合材料层板的铺层 角度调整至所述待测铺层角度， 并对所述有限元分析模型 的设定位置施加设定载荷， 并求 解输出位移量和失效指数， 所述失效指数为关于应力和应变的数学关系式的值， 当所述失 效指数小于第一设定值且所述位移量小于第二设定值时， 所述待测铺层角度符合要求， 并 将所述待测铺 层角度作为 合规铺层角度进行记录； S220： 确定最优理论铺层角度； 在所述合规铺层角度中， 所述最优理论铺层角度所对应 的所述位移量的数值 最小； S300： 确定所述第二层板组中的每个所述碳纤维复合材料层板的合规铺层角度以及最 优理论铺层角度； 所述第二层板组中的每个所述碳纤维复合材料层板的合规铺层角度与所 述第一层板组中相对称的所述碳纤维复合材料层板的合规铺层角度相同； 且所述第二层板 组中的每个所述碳纤维复合材料层板的最优理论铺层角度与所述第一层板组中相对称的 所述碳纤维复合材 料层板的最优理论铺 层角度相同。 2.根据权利要求1所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， S100中， 建立碳 纤维车体结构的有限元分析模型包括： S110： 基于碳纤维车体结构的三维模型建立有限元基础模型； S120： 定义所述有限元基础模型的材 料属性； S130： 创建碳纤维复合材料层板截面模型， 所述碳纤维复合材料层板截面模型包括两 个层板截面组， 两个所述层板截面组叠合且对称设置， 每个所述层板截面组包括多个依 次 叠合的碳纤维复合材 料层板截面； S140： 将所述碳纤维复合材料层板截面模型的属性赋予所述有限元基础模型， 并定义 碳纤维复合材料层板的铺设方向及碳纤维复合材料层板的法向， 得到所述有限元分析模 型。 3.根据权利要求2所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， 在S210中， 在设 定角度范围内任意相邻的两个所述待测铺 层角度的差值相等。 4.根据权利要求3所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， 所述差值为45 °， 所述设定角度范围为[ ‑45°,90°]。 5.根据权利要求4所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， 所述碳纤维车体 结构铺层优化方法还 包括位于S300之后的： S400： 判断所述第一层板组中的各个所述碳纤维复合材料层板的最优理论铺层角度是 否满足比例要求， 所述比例要求包括： 0 °铺层角度的占比位于第一设定范围内、 ‑45°铺层角权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422660 A 2度和45°铺层角度的总占比位于第二设定范围内、 且90 °铺层角度的占比位于第三设定范围 内； 若所述第一层板组中的所有所述碳纤维复合材料层板的最优理论铺层角度满足所述 比例要求， 则执 行S500； S500： 确定整体目标铺层方案， 所述整体目标铺层方案包括所述第一层板组中的各个 所述碳纤维复合材料层板的最优理论铺层角度， 以及所述第二层板组中的各个所述碳纤维 复合材料层板的最优理论铺 层角度。 6.根据权利要求5所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， 若所述第 一层板 组中的所有所述碳纤维复合材料层板的最优理论铺层角度不满足所述比例要求， 则执行 S600； S600： 确定若干组合方案， 在所述第一层板组中的每个所述碳纤维复合材料层板的所 述合规铺层角度中均随机 选取一个构成所述组合方案； S700： 判断若干所述组合方案中是否存在满足所述比例要求的； 若存在， 则执 行S800； S800： 确定整体目标铺层方案， 以满足所述比例要求的该所述组合方案作为所述第一 层板组的目标铺层方案； 基于所述第一层板组的目标铺层方案对所述第二层板组的各个所 述碳纤维复合材料层板的铺层角度进 行对称调整并得到所述第二层板组的目标铺层方案， 所述整体目标铺层方案由所述第一层板组的目标铺层方案和所述第二层板组的目标铺层 方案构成。 7.根据权利要求5所述的碳纤维车体结构铺层优化方法， 其特征在于， 所述第 一设定范 围为25％ ‑50％； 所述第二设定范围为 不小于40％； 所述第三设定范围为10％ ‑25％。 8.一种碳纤维车体结构， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑7中任一项所述的碳纤维车体结 构铺层优化方法进行铺 层角度优化。 9.根据权利要求8所述的碳纤维车体结构， 其特征在于， 所述碳纤维车体结构为导流 罩。 10.一种车辆， 其特 征在于， 包括权利要求8或9所述的碳纤维车体结构。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422660 A 3