1. 研究目的与意义（文献综述）
由于全球气候变暖，自然灾害不断出现。减少碳的排放将是未来发展的主流。哥本哈根会议把“低碳经济、新能源”推到了世界各国都关注的焦点上[1]。同时中国也对此做出了相应承诺，到2020年中国单位国内生产总值（gdp）二氧化碳排放比2005年下降40%-50%。[2]这的确是一个需要努力节能减排才能实现的目标，这就给了汽车轻量化一个机遇。
目前为止，汽车的轻量化主要有三种实现途径：结构轻量化、制造轻量化以及材料轻量化。其中以材料轻量化为主要途径[3]。纵观汽车的发展史，其实也是各种新型材料从研发到利用再到降低成本的一个历史。从普通钢铁到复合钢高强钢直至铝合金，质量轻强度高的材料一直为世界各汽车厂家所期待。随着科技的发展，一种新兴的具有高性能的复合材料出现在了公众的视线前，它就是碳纤维复合材料[4]。
碳纤维复合材料（carbonfiberreinforcedplastic,简称cfrp）是一种含碳量在95%以上的以高强度、高模量等特点著称的的新型纤维材料。其主要是由作为增强材料的碳纤维和作为基体材料的树脂组合而成的，通过将片状石墨微晶等有机纤维沿轴向堆砌，继而通过碳化以及石墨化等操作处理即可得到这种先进的微晶石墨材料[5]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 cfrp汽车后背门结构性能分析
通过获取的某车型汽车后背门的数字三维模型，研究与分析其各部分特征符合实际造型需求。分析结构特征，确定材料转化后结构（如厚度）是否变化。
分析后背门结构与整车的连接情况，确定如何施加约束类型。阅读相关前后车身强度试验守则，了解标准载荷的施加情况。
3. 研究计划与安排
本课题通过在获取的某车型后背门三维模型，对轿车后背门进行结构设计及优化，并以新型材料碳纤维为载体，将所建立模型通过适当的类型选取、铺设角选取以及铺层顺序的确定，以等代法得到刚度和模态均达到甚至优于预期要求的汽车后背门，实现轻量化的目的。[15]从而将碳纤维的高模量低密度等优点实现于汽车车身上，以期达到提高性能甚至节能减排的最终目的。技术路线如下列所示：
资料收集与软件熟悉——获取汽车后背门CAD三维模型并分析其结构 ——CAE有限元分析（刚度、模态）——后背门的优化设计及验证
| 7学期20周 | 确定毕业设计题目，毕业设计任务书（相关参数），校内资料收集 |
| 8学期1周 | 整体方案构思，文献检索，完成开题报告 |
| 8学期2-3周 | 外文翻译，熟悉相关CAE有限元分析软件及其各优化模块 |
| 8学期4-6周 | 确定主要参数，获取后背门三维模型，分析其结构、对原钢制后背门与碳纤维后背门进行有限元分析(刚度、模态)，通过等代法分析比较得出的结果，对后背门的应力应变分步进行分析 |
| 8学期7-9周 | 对后背门结构进行两种优化设计（传统方法与复合材料特殊方法），查看有无更多需要优化的属性（如优化模态防止共振）编写说明书 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1] ado-hyoungkim,hyun-gyungkim,hak-sungkim.designoptimizationandmanufactureofhybridglass/carbonfiberreinforcedcompositebumperbeamforautomobilevehicle[j].compositestructures，2015-131:742-752
[2] 张新元，何碧霞，李建利，张元．高性能碳纤维的性能及其应用[j].棉纺织技术，2011（4）:269-272.
[3] 黎小平张小平王红伟.碳纤维的发展及其应用现状[j].高科技纤维与应用，2005，30（5），33-40.
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