B柱是汽车发生侧面碰撞时最主要的承载结构件，将金属材料替换成碳纤维复合材料后，应对B柱加强板的承载能力进行校核，因此，本节将采用三点弯曲法，验证碳纤维复合材料B柱加强板的强度是否达到原有金属材料的水平。

1）构建三点弯曲模型

打开经过优化后的碳纤维复合材料B柱加强板模型，分别在其底部和顶部建立RBE2刚性单元，模拟侧面碰撞时的工况。约束底部自由度1、2、3、5、6，即XYZ方向的平动和YZ方向的转动；顶部约束自由度1、2、5、6，即XY方向的平动和YZ方向的转动；在B柱加强板的中部施加Y轴方向20 mm的强制位移，并将此工况命名为“Crash”，如图4-63所示。

图4-63　三点弯曲验证模型

2）分析运算结果

经过计算机运算后，得到两种材料的B柱加强板三点弯曲验证结果如下。从图4-64中可以看出，金属材料B柱加强板的最大位移出现在加载点上方的左侧边缘处，数值为27.023 mm；最大应力出现在左下方边缘处，为2503.054 MPa，已经超过材料的屈服强度，在加载点上方变形较大的位置取一点，显示应力为1004.206 MPa，也超过了材料屈服强度。

图4-64　金属材料B柱加强板的位移和应力云图

碳纤维复合材料B柱加强板的最大位移同样出现在加载点上方左侧边缘处，但位移量小于金属材料B柱加强板，为25.051 mm；最大应力出现在加载点右上方靠近边缘的位置，为1015.335 MPa，仍处在碳纤维复合材料的承受范围内，同样在加载点上方变形较大的位置取一点，显示应力只有590.028 MPa，远低于金属材料的1 004.206 MPa，如图4-65所示。

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图4-65　碳纤维复合材料B柱加强板的位移和应力云图

3）结果数据分析

经过上述章节的分析和优化，得到如图4-66～图4-68和表4-3中所示的数据。从中可以看出，将金属材料B柱加强板替换为碳纤维复合材料之后，承载能力得到提升；经过优化的碳纤维复合材料B柱加强板，在性能不低于原有金属材料的情况下，减重比可达到58.02%。

图4-66　金属模型质量统计

图4-67　复合材料方案模型质量统计

图4-68　复合材料优化模型质量统计

表4-3　分析数据统计