本书为“材料先进成型与加工技术丛书”之一。在“双碳”目标和新能源汽车快速发展的背景下，汽车轻量化已成为推动产业绿色转型与性能升级的重要方向。本书系统梳理了复合材料在汽车轻量化中的基础理论、关键技术与工程实践，内容涵盖复合材料的力学性能、成型工艺、连接与装配技术、维修与回收方法，以及未来发展趋势等核心领域。全书兼顾理论深度与应用广度，特别针对碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等先进材料在车身、底盘、电池包等部位的结构优化与性能评价进行了深入分析，并通过多个工程案例展示了复合材料在新能源汽车及飞行汽车等前沿领域的创新应用。
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作为项目首席科学家，获得3项科技部国家重点研发计划项目。以第一完成人，获中国机械工业科学技术进步奖二等奖等诸多荣誉
目录
总序
前言
第1章 绪论 1
1.1 汽车轻量化的发展历史 2
1.2 轻量化的设计理论 4
1.2.1 汽车结构轻量化设计方法 4
1.2.2 汽车材料轻量化设计方法 8
1.3 车用复合材料的概念及分类 9
1.3.1 复合材料定义 9
1.3.2 常见车用复合材料增强体 10
1.3.3 常见车用复合材料基体 13
1.4 复合材料技术在汽车轻量化领域的研究现状 15
1.4.1 国外复合材料轻量化研究现状 15
1.4.2 国内复合材料轻量化研究现状 18
参考文献 23
第2章 汽车用复合材料的力学基础与性能表征 26
2.1 纤维增强复合材料基本结构与特性 26
2.1.1 纤维与基体的协同作用 26
2.1.2 典型纤维与基体的力学参数 28
2.1.3 界面特性与表面处理技术 30
2.1.4 复合材料各向异性与设计原则 31
2.2 各向异性弹性力学基础 32
2.2.1 单斜晶体材料 33
2.2.2 正交各向异性材料 34
2.2.3 各向同性材料 37
2.2.4 平面应力状态下的本构关系 38
2.2.5 本构关系的坐标系转换 39
2.2.6 复合材料单层力学参数估算方法 41
2.3 复合材料损伤机理与失效准则 45
2.3.1 复合材料结构的损伤机理 45
2.3.2 最大应力准则 46
2.3.3 最大应变准则 47
2.3.4 Tsai-Hill准则 47
2.3.5 Tsai-Wu准则 48
2.3.6 Hashin准则 49
2.4 湿热环境对复合材料性能退化影响机理 50
2.4.1 复合材料吸湿模型 50
2.4.2 吸湿对复合材料性能的影响 52
2.4.3 湿热环境对复合材料内应力的影响 54
参考文献 56
第3章 复合材料成型技术 57
3.1 车身复合材料结构拓扑优化技术 57
3.2 复合材料车身成型技术 60
3.2.1 常见纤维增强复合材料成型工艺 60
3.2.2 快速固化材料体系 68
3.2.3 精益裁剪技术 70
3.2.4 C-RTM和SMC成型工艺技术 75
3.3 成型过程的基本理论 77
3.3.1 树脂流动与浸渍理论 78
3.3.2 固化反应动力学理论 82
3.3.3 界面形成理论 83
3.4 RTM成型仿真案例 85
3.4.1 RTM/C-RTM成型仿真模型建立 87
3.4.2 C-RTM工艺树脂充模过程影响因素 89
3.4.3 注射方式对充模过程的影响 94
3.4.4 C-RTM与RTM成型结果的比较 96
3.5 复合材料固化变形分析 100
3.5.1 几何模型及材料性能参数 100
3.5.2 工艺温度对温度场及固化度场的影响 101
3.5.3 温度制度对固化变形的影响 103
3.5.4 其他工艺参数对固化变形的影响 107
参考文献 108
第4章 车用复合材料结构先进连接技术 111
4.1 复合材料连接技术分类 111
4.2 复合材料连接方法 116
4.2.1 螺栓连接 116
4.2.2 铆接 118
4.2.3 胶接 121
4.3 连接结构性能评价及应用案例 124
4.3.1 连接件的性能测试方法 124
4.3.2 车身结构连接性能测试及仿真验证 126
参考文献 133
第5章 车用复合材料结构应用与评价 135
5.1 复合材料在整车上的具体应用情况 135
5.1.1 国外应用情况 135
5.1.2 国内应用情况 137
5.1.3 复合材料在飞行汽车上的应用情况 139
5.2 车用复合材料结构性能评价方法 143
5.2.1 试件级基本力学性能评价 143
5.2.2 部件级性能评价 153
5.2.3 整车级性能评价 155
5.3 具体的案例分析 157
5.3.1 复合材料性能测试与虚拟表征 157
5.3.2 部件级别三点弯测试与虚拟表征 162
5.3.3 部件级轴向压溃实验及虚拟表征 164
5.3.4 部件级冲击虚拟仿真 165
参考文献 167
第6章 汽车复合材料维修及回收 168
6.1 汽车复合材料结构的典型缺陷与损伤 168
6.1.1 制造缺陷类型及其起源 168
6.1.2 损伤类型及其起源 169
6.2 复合材料结构典型修理方法 170
6.2.1 修理方法选择的一般原则 170
6.2.2 非补片修理 172
6.2.3 机械连接修理 173
6.2.4 胶接贴补修理 174
6.2.5 修理方法对比分析 177
6.3 复合材料结构典型修理方案设计与施工工艺 178
6.3.1 修理设计准则 178
6.3.2 修理设计要求 179
6.3.3 施工工艺流程 181
6.4 汽车复合材料结构的典型损伤修理实例 182
6.5 复合材料的再生利用前景与现状 191
6.6 复合材料回收方法 196
6.6.1 热回收法 198
6.6.2 化学回收法 205
6.6.3 能量回收法 209
6.6.4 其他回收方法 211
6.7 再生碳纤维利用及应用案例 212
6.7.1 作为增强材料 213
6.7.2 作为功能材料 217
参考文献 220
第7章 未来发展趋势 226
7.1 政策与行业发展趋势 226
7.1.1 全球政策趋势总览 226
7.1.2 中国政策环境与市场响应 229
7.1.3 国际主导企业的轻量化战略 231
7.1.4 行业联盟与跨国协同 235
7.1.5 政策与技术发展耦合趋势 237
7.2 飞行汽车轻量化设计 239
7.2.1 飞行汽车轻量化设计的总体需求与原则 239
7.2.2 轻量化面临的挑战与技术瓶颈 240
7.2.3 关键材料与结构选型策略 242
7.2.4 轻量化对飞行性能、电驱系统及安全法规的影响 247
7.2.5 仿真、智能制造与数字化设计在轻量化中的作用 250
7.2.6 总结与展望 253
7.3 技术瓶颈与展望 253
7.3.1 复合材料轻量化的关键技术瓶颈 253
7.3.2 汽车轻量化的系统性问题 256
7.3.3 国际主要国家/地区的发展路径与差异 258
7.3.4 产业瓶颈的总体总结 262
7.3.5 2030～2035年技术发展趋势展望 262
7.3.6 对中国企业和科研单位的建议 264
参考文献 266
关键词索引 268
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