复合材料汽车副簧两端的防磨设计

本文讨论了复合材料汽车副簧两端部的磨损机理,防磨设计,耐磨材料的选择及硬度的优化和厚度的计算式。实验证明具有防磨结构的复合材料副簧两端耐磨性能良好。     

轻质碳纤维复合材料帆船桅杆的设计与制备

碳纤维复合材料与金属相比,具有重量轻、可设计性强等优点.本文目的是设计并制备轻质碳纤维复合材料桅杆.基于等刚度准则,对具有等壁厚、异型截面的中空碳纤维复合材料桅杆进行设计,并运用数值模拟技术对结构铺层进行优化.采用纤维铺放和缠绕工艺制备出长度为16m的大尺寸碳纤维复合材料帆船桅杆,与铝合金桅杆相比减重43.4%.在设计工况下,桅杆变形试验值与数值模拟结果相近.     

超弹模型参数对橡胶减震器刚度和强度分析的影响

基于超弹理论和橡胶试验数据,用3～5阶Ogden超弹模型分别对金属-橡胶复合锥形弹簧(以下简称锥形簧)的垂直刚度和强度进行模拟分析。结果表明,3阶和5阶Ogden模型的刚度分析结果在一定负荷范围内与试验值较吻合,在其它情况下存在较大偏差;而4阶模型在其负荷范围内与试验值吻合最好,刚度曲线呈现弱非线性。模型参数对锥形簧强度分析的影响比对刚度的影响小,但影响趋势一致。     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

轻型车纤维复合材料副簧的研制

本文主要叙述纤维复合材料(下称FRP)副簧的成型工艺、板簧结构、原材料选择和性能试验等研制工作,同时简略介绍国外FRP板簧的发展与工艺技术。     

低地板轻轨车用沙漏簧的模拟研究与试验分析

通过对低地板轻轨车用沙漏簧有限元计算,得到其应力应变分布状况;进而通过试验检测沙漏簧胶料物理性能、常温静态刚度、抗压强度及其载荷位移的关系.结果表明,沙漏簧的胶料物理性能、常温静态刚度、抗压强度均在要求范围之内,有限元模拟与试验所得载荷位移曲线基本一致.     

基于碳纤维复合材料轻木夹芯结构的起重机副臂架设计

针对汽车起重机臂架轻量化设计需求,设计了一种碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架。碳纤维复合材料密度低,比强度和比模量高,力学性能优异。应用有限元软件ABAQUS对碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架进行了结构设计和仿真分析。研究结果表明:碳纤维复合材料轻木夹芯结构副臂架中碳纤维复合材料上、下面板厚度分别为10 mm和8 mm,上、下面板铺层分别为[0/±45/0_2]_(10)和[0/±45/0_2]_8,其强度相比于碳纤维复合材料副臂架的安全裕量更大,同时刚度也满足使用需求,此时复合材料副臂架质量为251.4 kg,质量减轻达到了40%,具有良好的轻量化效果。     

双胶料衬套的设计与研究

介绍双胶料衬套的设计。双胶料衬套按功能分为自润滑型和高阻尼型2种：前者主簧胶料采用单胶料衬套胶料,具有强度高、耐久性能好的特点,撞块胶料采用天然橡胶/顺丁橡胶并用并添加内润滑剂,具有表面摩擦因数小的特点;后者副簧胶料不同于主簧胶料,采用天然橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶,实现双向阻尼特性的调节。试验结果表明：双胶料衬套采用双料注射机加工成型,其可从模具、胶料和注射工艺方面进行优化调整;自润滑型双胶料衬套的动静刚度可调性、耐疲劳性能和降噪性能均比单胶料衬套更具优势。     

轴压作用下缠绕复合材料夹芯圆柱壳力学性能研究

为研究缠绕复合材料夹芯圆柱壳的力学特性,首先开展了缠绕复合材料夹芯圆柱壳模型的轴向压缩试验,得到载荷-位移曲线与应变分布规律;进而,依据复合材料经典层合板理论,将缠绕圆柱壳模型的内外蒙皮均匀化,等效为单向纤维增强复合材料,采用ABAQUS有限元软件对结构模型进行分析,得到不同载荷下的应变规律;最后,将有限元计算结果与试验结果进行对比,轴向刚度误差为10.69%,测点应变值最大误差为12.88%,表明该方法可用于缠绕复合材料夹芯圆柱壳计算,为复合材料夹芯圆柱壳的设计应用提供指导。     

考虑机翼大变形模拟的复合材料前缘结构试验技术

在某热塑性复合材料结构的应用技术研究中,为验证全尺寸前缘强度分析方法的正确性并检验制造工艺,进行了结构静力试验。为真实地模拟复合材料机翼前缘结构的受力状态,试验需模拟机翼主盒段对前缘的支持刚度。采用理论方法设计了支持夹具的初步构型及尺寸,然后运用有限元仿真对支持夹具结构进行了优化设计。试验采用在支持夹具上施加主动载荷的方法成功模拟了支持刚度,取得了预期结果。     

橡胶与塑料并用副簧支架垫块研制成功

南京减震器厂采用橡塑并用胶料制造副簧支架垫块获得成功。副簧支架垫块是南京汽车制造厂跃进系列汽车减震器,这种减震器对胶料的物理性能要求较高。我厂采用丁腈橡胶与聚氯乙烯并用作为主体材料,经多次胶料配合试验和实际工艺考核,研制成功具有耐磨、耐油、强度高、定伸性能较高等汽车用减震器胶料,满足了各项指标要求。副簧支架垫块采用常温硫化,产品外观     

碳纤维复合材料引擎盖的轻量化设计

以汽车碳纤维复合材料引擎盖为研究对象，采用碳纤维复合材料为研究材料，以层合板理论为力学数值模拟CAE设计基础，利用ABAQUS软件对单层级试样准静态拉伸试验和典型U形梁结构准静态三点弯试验进行仿真，然后进行了台架模态和抗凹刚度测试。采用概念设计、材料性能试验和工艺设计多阶段联合优化设计的方法，最终在满足各种力学性能和制造工艺要求的前提下，实现碳纤维复合材料引擎盖的轻量化设计。     

某型客车复合材料纵置板弹簧结构设计与试验研究

针对某型客车复合材料板弹簧进行了结构分析与试验研究。成型复合材料板弹簧的产品刚度与设计刚度相比,偏差可控制在2%的允许范围内;且板弹簧通过了30万次台架疲劳试验与试验场道路耐久性强化试验,而且复合材料的外观与刚度均无明显变化,确保产品可满足某车型的使用寿命要求。     

基于光纤光栅的CFRP箱形梁抗弯刚度实验研究

复合材料因其高的比强度和比刚度等优异特性,在飞机结构上的应用越来越广泛。碳纤维复合材料(CFRP)箱形梁既有箱形截面惯性矩大、抗扭性能好的特点,又能发挥复合材料轻质高强、可设计性强的优势,作为承载结构具有重要的应用价值。本文通过三点弯曲实验,采用光纤光栅传感器,获得了0°比例不同的5种铺层方案的CFRP箱形梁的抗弯刚度,并与理论和仿真值进行对比,结果表明:0°比例越高,CFRP箱形梁抗弯刚度越大;在Abaqus里对CFRP箱形梁三点弯曲过程的仿真分析是合理可靠的,应用有限元仿真分析对复合材料箱形梁基于抗弯刚度的设计优化是可信的。     

液压悬置橡胶主簧静态力学特性计算与试验研究

运用有限元理论和Abaqus分析软件建立某小型客车动力总成液压悬置橡胶主簧的有限元离散模型,探讨橡胶主簧的轴向与径向静态力学特性的仿真计算方法,对比仿真计算结果与试验结果,验证了有限元分析方法的正确性。计算分析了胶料硬度对橡胶主簧静态力学特性的影响,结果表明,橡胶主簧静态刚度与胶料硬度正相关,且径向刚度对橡胶硬度更为敏感。     

基于Isight复合材料板弹簧的结构优化设计

本文采用多学科参数优化软件Isight中的Catia、Abaqus组件集成Catia、Abaqus和Isight,构建了基于Isight的多学科参数优化设计平台,通过这一设计平台结合分析设计的思路进行优化设计,实现了对某型号汽车复合材料板弹簧的结构优化设计。研究表明:在以复合板弹簧结构体积最小的前提下,选取合适的设计变量可以显著改善板弹簧的受力状况,板弹簧刚度值可由初始设计出的刚度值900N/mm提高至1101.7N/mm,与本款板弹簧的设计要求刚度值1100±110N/mm相比,误差仅为0.005%,从而为复合材料板弹簧的轻量化设计提供设计依据,复合板弹簧的质量为钢板弹簧的1/5左右,整车减重约67%,起到较好的轻量化设计效果。     

长纤维复合材料刚度特性的有限元随机研究法

本文基于能量等效原理,以石墨/环氧树脂、硼纤维/环氧树脂复合材料为例,采用有限元法和随机统计试验方法相结合的随机分析数值方法,进行刚度特性的理论预报。所得预报值与试验值吻合很好,说明本文所用分析模型和方法是有效的。     

确定雷达罩设计许用值的方法研究

按照CCAR25.613条款"材料与结构许用值"的要求,民用飞机雷达罩需进行许用值设计。本文通过研究确定了进行雷达罩玻璃纤维复合材料设计许用值试验的试验项目、试验采用的标准、试验环境、试验件数量以及试验数据的处理方法等,并将采用ASTM标准测试得到的许用值试验数据与用GB标准得到的测试数据进行了比较。结果表明,按照ASTM标准进行玻璃纤维复合材料结构设计许用值试验得到的数据分散性小,许用值的测试数据高,避免了采用国内标准导致的性能数据低的情况。该设计许用值已成功应用于新型涡扇支线飞机雷达罩的设计和静力试验。     

复合材料舱段静水内压试验和有限元分析

在玻璃纤维增强复合材料船体结构的设计中,基于模型试验和有限元分析相结合的方式开展结构性能评估与验证非常重要。以硬壳式玻璃纤维增强复合材料结构为研究对象,设计缩尺比为1∶3的模型并开展灌水静载试验,研究玻璃纤维增强复合材料结构在加载-卸载工况下的变形和水密性,获得了典型结构在不同工况下的变形特点。基于试验数据反演近似得到模型支撑结构的刚度特性,在此基础上以MSC.PATRAN/NASTRAN为平台进行有限元分析并与试验数据比较,研究表明玻璃纤维增强复合材料舱段模型在载荷作用下结构完好且具有良好的水密性,整体变形较小;基于试验数据反演模拟边界条件下的有限元计算值与试验值吻合度总体可接受,该方法可为同类型舱段模型试验有限元验证提供参考。     

整体中空夹层复合材料弯曲刚度研究

基于整体中空夹层复合材料的织物结构特点以及对经纬向弯曲变形现象的分析,建立两种夹层梁模型,分别推导了经向与纬向弯曲刚度的解析表达式。通过理论解、有限元解以及试验值的对比,验证了模型的合理性和准确性。在此基础上,运用本文理论方法探讨了纱线密度对整体中空夹层复合材料弯曲刚度的影响。研究表明,随着纱线密度的增加,整体中空夹层复合材料经纬向弯曲刚度均呈线性增加;经向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为经纱、绒经、纬纱;纬向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为纬纱、经纱、绒经;和纬向弯曲相比,绒经对经向弯曲刚度的影响更大。