大学生方程式赛车复合材料单体壳车身优化

采用碳纤维和铝蜂窝板为车身主材,对大学生方程式(FSAE)赛车进行了单体壳车身的设计.对比选择了合适的碳纤维复合材料,对单体壳车身的铺层设置先后进行了自由尺寸优化、尺寸优化和铺层优化仿真,并进行了剪切强度和弯曲刚度校核.结果表明,所设计的碳纤维单体壳车身总重24.3kg,比钢制车架车身质量降低34%,同时车身扭转刚度和弯曲强度达到参考钢制车身指标.通过铺层方向、铺层顺序和铺层数量的合理匹配,可使碳纤维复合材料拥有超过钢制产品的力学性能.

碳纤维复合材料与高强度钢板螺栓连接拉伸性能

以单螺栓单剪连接[0°/90°]4s环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)/高强度钢板(DP980)为研究对象,对接头宽度和端距进行了匹配设计,用试验和仿真手段,分析连接结构在承受拉伸载荷作用时的失效过程和破坏模式.结果表明:接头宽度和端距对接头破坏模式影响很大,接头宽度对接头刚度影响较大,端距对接头刚度影响较小,一定范围内接头宽度和端距对接头强度影响均较大;接头宽度与螺栓孔径的比值≥6、端距与螺栓孔径的比值≥3时,接头强度趋于最大值,并且破坏模式以挤压破坏为主;二次弯曲对CFRP/DP980接头强度影响很大.

应变硬化指数模型及其在汽车前纵梁成形和回弹仿真中的应用

采用单向拉伸实验对汽车用TRIP600、DP600、DQSK、IF、BH300和DDQ钢板的应变硬化指数(n值)进行测定,以揭示n值随塑性应变的变化规律。通过归纳的方法建立了n值经验模型,并基于该模型进行汽车前纵梁的回弹仿真。结果表明:这6种钢板的n值均随塑性应变的增加先增大后减小;不同钢材在初始硬化水平、硬化速率和高硬化水平持续时间方面有不同表现;考虑n值随塑性应变的变化可在不同程度上提高汽车前纵梁回弹仿真的精度,最大可达25%。

基于DIC法的CFRP粘接参数及失效分析

对碳纤维-碳纤维以及碳纤维与异质材料的粘接搭接试样进行了单向拉伸试验,对搭接长度、粘接层厚度对接头强度的影响规律进行了详细的分析。采用数字图像相关方法(DIC法)对接头的面内应变和法向变形进行了监测,对搭接接头在拉伸过程的失效行为和失效顺序进行了系统地分析。结果表明,碳纤维粘接搭接接头的宏观失效存在碳纤维板纤维断裂、粘接层剪裂、撕裂、粘接界面破坏等多种破坏形式;碳纤维接头搭接长度12.5 mm-15 mm,粘接层厚度0.2 mm时接头刚度、强度较高;粘接层强度相对较弱时,碳纤维接头主要以粘接层剪裂为破坏形式,粘接层强度相对较强时,接头表层碳纤维撕裂引起界面剥离,界面剥离面积扩展,异侧界面剥离导致粘接层撕裂,引起接头失效。