近年来,随着我国经济的快速发展,人们生活水平的提高,汽车已成为日常生活不可或缺的组成部分。伴随着汽车保有量的增加,它给人们的出行带来了极大的方便,但同时也产生了能源与环境问题,人们对于汽车的燃油经济性和环保性提出了更高要求。汽车轻量化技术已成为解决以上问题的重要手段,整车质量的降低,不仅可以提高车辆的性能,而且也能满足节能环保的需求。复合材料以其质轻、比强度高、耐腐蚀、抗疲劳和减震性能好等诸多优异特点,成为实现轻量化的理想材料。本文主要研究目标是将纤维复合材料应用于车身覆盖件(发动机罩),通过有限元仿真和样件试验的方法对碳纤维复合材料发动机罩的各项基本性能进行研究,探讨碳纤维复合材料制件代替钢制件的可行性并检验其轻量化效果。本文还对用于生产碳纤维复合材料制件的树脂传递模塑(RTM)工艺进行研究。基于以上目标,本文主要研究了以下四部分内容。第一部分,基于纤维增强体的基本性能和价格考虑,本文采用碳纤维和少量玻璃纤维两种增强体进行铺层设计,建立碳纤维复合材料发动机罩有限元模型,通过仿真分析验证了碳纤维复合材料发动机罩的模态、刚度等满足设计需要。通过对按照设计方案试制的样件进行测试,验证了碳纤维复合材料发动机罩样件的各项性能满足设计要求而且轻量化效果明显。第二部分,对碳纤维复合材料发动机罩进行了优化设计。以初始设计方案为基础,在保证各项性能的情况下,对碳纤维复合材料发动机罩进行优化设计。本文采用两种优化方案:一种是在纤维单层剪裁形状和铺层顺序不变的情况下,对每一单层的铺设厚度和角度进行优化;另一种是从纤维剪裁形状开始,通过概念设计、系统设计和详细设计,对碳纤维复合材料发动机罩进行了优化,两种方案都取得了较好的优化效果。第三部分,对碳纤维复合材料发动机罩的行人安全保护性能进行了研究。按照法规要求,行人安全保护包括腿部与保险杠、头部与发动机罩的冲击试验,针对发动机罩,本文进行了行人保护头部碰撞仿真分析,结果表明碳纤维复合材料发动机罩满足行人安全保护法规的要求。第四部分,对用于生产碳纤维复合材料制件的树脂传递模塑(RTM)工艺进行研究,通过数值仿真,研究纤维渗透率、树脂注射温度和注射压力等工艺参数对树脂充模时间的影响。结果表明:在一定范围内,树脂充模时间分别与纤维渗透率、注射温度和注射压力成反比关系,当纤维渗透率、树脂注射压力和注射温度增大到一定值后,树脂充模时间趋于稳定。