Med den hurtige udvikling af Kinas jernbanetransitindustri samt det nye udviklingskoncept om energibesparende og miljøvenlig er letvægten blevet fokus for moderne køretøjsdesign og fremstilling. Kulfiberkompositter har egenskaberne letvægt, høj styrke, korrosionsbestandighed, lave omkostninger og nemme at designe, behandle og ændre. Det er et vigtigt middel til at realisere karosseriets lette vægt.
- Valg af materiale og design af strukturen
Det traditionelle underjordiske førerhusdæksel er lavet af glasfiberforstærket plast, der er lavet af sandwichmateriale af kulfiberskum. Det består af to tynde og stive kompositpaneler i kulfiber som en letvægts- og højstyrkestruktur, der består af indre og ydre paneler og en tyk og let skumkerne.
Det har egenskaberne med høj specifik styrke, høj specifik modul, god slagfasthed, lydabsorption, vibrationsabsorption og varmeisolering. Det kulfiberforstærkede materiale er lavet af T700 og epoxyharpiks, og sandwichkernen er T90.150-skum. Hoveddækslet på metroen førerhus vedtager teknologien til autoklav integreret støbning, og forruden er installeret i midten, og lampens monteringshul er reserveret. I sandwich-sandwichkonstruktionen af kabinehætte spiller det midterste lag hovedsageligt rollen som støttepanel og hætteformning.
- Optimering af fri størrelse
I henhold til det samlede layout af kabinehætteens indvendige og ydre paneler er fiberorienteringen arrangeret langs lagets kraftoverføringsretning, og kravene til forskydning og bøjning er integreret for at maksimere fiberens høje styrke og stivhed aksial retning.
Antallet af lagretninger skal være så få som muligt. Generelt anvendes fire lagretninger på 0 °, 90 ° og ± 45 °. Blandt dem er 0 ° lag fordelagtigt for transmission og bæreevne af aksial kraft; ± 45 ° lag har en buffervirkning på forskydningsbelastningen og har stor hjælp til at forbedre processen; 90 ° lag kan styre lateral stivhed og justere Poissons forhold. I den egentlige strukturfremstilling af Bosch er tykkelsen af hvert lag et integreret multiplum af den minimale enkeltlagstykkelse, og i alt 16 lag med forskellige former anvendes. Tykkelsen af hvert lag er 0.15 mm, og der anvendes 6/6/2 lag på henholdsvis 0 °, 90 ° og ± 45 °.
3. Optimering af lægningssekvensen
I det strukturelle optimeringsdesign af kulfiberkompositter baseret på laminater er det nødvendigt at optimere stablingssekvensen. Stablingssekvensen af kompositmaterialer påvirker ikke kun de mekaniske egenskaber ved kulfiberlaminater, men påvirker også processen.
Fordi formen på hvert lag er skåret i den frie størrelsesoptimering, er mange af lagene ikke helt dækket af hættens indre og ydre paneler, så layoutsekvensen er det overordnede layout og den faktiske lægning i emhættens lokale område vil være anderledes.
For at forbedre den samlede formningsevne for skumkernsandwichkonstruktionen på kabinehætten og undgå den pludselige ændring af den trinvise tykkelse i laminatets tykkelsesændringsområde, skal sandwich-laminaternes indre og ydre overflader være helt dækket dække hættens overordnede struktur. For at forbedre hoveddækslets slagfasthed blev der samtidig tilføjet et lag i fuld skala på ± 45 ° i de yderste og inderste lag af optimeringsresultaterne for stablingsekvensen.
4. Bestemmelse af optimeringsresultater
Efter en række optimeringsdesign og kontinuerlig modifikation af lægningsteknologi er den endelige kvalitet af kabinethætte i kulfiber 27%. Størrelsen i fuld størrelse og lige tykkelse før optimering er 188.4 kg, og den optimerede kvalitet reduceres med ca. 137.5 kg. Den originale glasfiberkabinets hættekvalitet er 218.4 kg, og kvaliteten af CFRP skum sandwich struktur er vedtaget. Det faldt med ca. 37%.
Den strukturelle redundans kan undgås, og den strukturelle spænding kan øges ved at optimere kompositlaminatstrukturen, med rimelighed arrangere materialerne og udøve materialernes potentielle egenskaber. Under den betingelse at opfylde kravene til styrke, stivhed og stabilitet opnås den ideelle letvægtseffekt.
