受冲击负荷夹层结构的开发

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1、第!!卷第"期工程设计学报3456!!746""##$年$月%&’()*+&,-)./)00(/).102/.)89:6"##$IIIIIJIJIJ简报IIIIIJ受冲击负荷夹层结构的开发L德M;<==>?<@85ABFN?O4P=4QRACF74:SA:=T?OOA5FUA=A:;?=@V>

2、的卡丁车运动领域的开发项目K中图分类号XNT!$_6‘文献标识码X8文章编号X!##aYb_$cZ"##$]#"Y#!!!Y#"莱茵兰Y法耳茨州的五家中型企业联合开发一这里所开发的夹层结构保持了它的持久强度F这在种由纤维Y合成物复合材料Z[3]制成的室内卡丁很大程度上是通过对车辆行驶装置o防撞环o驾驶座车板式底盘Z图!]K其最重要的开发目标是X与传统椅和传动单元等合理设计的传力元件进行了符合应的钢管Y框架式结构相比F产品的机械性能要得到改力分布规律的集成来实现的K同样F精心选择夹层结善F使用寿命要从!#d!"个月明显地提高到

3、至少"构的组成Z覆盖层与芯部材料]以达到最佳的粘合状年F并且主体车身构造的管理与维护费用要降低K最态与较高的断裂延伸率F也对产品寿命起到了决定终F应该使整个室内卡丁车产品的生存周期成本有性的作用K为了达到预期的符合行驶动力学的刚度所下降K特性以及所要求的强度F开发了一种带有覆盖层的混合结构F覆盖层由以碳纤维增强的Zj[]和以玻璃纤维增强的Zp[]合成材料制成K在外层Fj[与qj<:S4Cr44ms同时应用F充分满足了预期的设计要求K芯部材料选定了西印度轻木F与泡沫材料相比F它在较低价格的基础上以基本相同的密度拥有较高的抗

4、剪强度与抗压缩强度K图"表示了卡丁车夹层底板的组成K图e带有板式底盘的室内卡丁车F其底板是以fgh为覆盖层的夹层结构i?5D!^CD44:Y<:=O?=A?CAOj><@@?@?C[4:OA?CA:i4DAC95<==A<5@PY4C@=:lm=?4CO?=图t夹层结构的组成[3YnAVm@V>?V>=ACi?5D"PY4O94CAC=AC以各项具体要求为依据F选定了以[3为覆包括传力元件在内的卡丁车夹层底板是借助于有盖层的平板式夹层结构底盘作为实施方案Z图!]K限元模型进行计算的K图u显

5、示了夹层底板有限元模为了满足寿命要求F这种结构除须经受住通常的行型的构建方法K通过构件试验Z夹层底板的三点弯曲试驶动力学负荷之外F还须经受住在竞赛中因与其他验与扭转试验]进行了计算结果的有效性检验K车辆或跑道边界反复碰撞而产生的强烈冲击负荷K;<==>?<@85AB工学硕士F凯泽斯劳腾大学复合材料研究所G刘耀乙教授F北京理工大学科学技术学院F!###H!G毛谦德教授F北京理工大学机械与车辆工程学院F!###H!KYNNWY工程设计学报第NN卷图!室内卡丁车夹层底板有限元模型的构建方法"#$%&’()*+,+-

6、./+#.+01)2345(%+$$#+)1-*%+)67-%4/#8,4"(%+-9$7::+;<)+#-=-%(()4>7):图J注入约?K!时间后的瞬时照片?用真空渗透法制造"#$%I5(F+-:71;-7,F+-78,+:/7+#-+FL)#::+$%+)=-M+G:#(-.0+#:夹层结构各组成部分的结合是用真空渗透法实现的@它仅仅利用一个刚性的下半部型模和一个柔层部浇口出发通过注入管线及分布介质而渗入内部性的膜盖进行充填A图BCD为此必须从由底板组件的树脂A图I右上C@而在干燥状态下分布介质是白构成的空穴中将空气排

7、除掉D通过生成的负压的作色的D树脂首先进入注入管线@然后在分布介质中逐用@树脂被吸入内部@它完全浸润增强织物@并使所渐向旁边分布@流动的前部形成一个楔形走向D在图有结构成分相互结合在一起D为了加速渗透过程@在B中示意地描述了沿厚度方向流动的前部走向D利夹层结构的表面敷设了一层织物介质@它能比增强用上述渗透方法@在NIF#-内@大约OG*所使用的纤维本身更快地被浸透D在这种介质内@树脂首先分母体材料能够完全浸润纤维增强物和所有存在于各布在夹层结构的表面@以便而后向深度方向渗透D组成成分之间的空穴D对渗透时间起重要作用的参数是P增

8、强织物与分布介质的可参透性Q钻孔的数量与尺寸大小Q所用树脂的粘稠度等D在完成渗透过程之后@所有通向外部的软管连接被断开@并将型模加热到固化温度DR高经济性通过针对小批量构件使用低成本成型工具而具有的高经济性@较大型轻体结构A例如风扇叶片Q汽车与近海交通工具的车身K壳体等C的可