Kiinan rautateiden kauttakulkuteollisuuden nopean kehityksen sekä uuden energiansäästö- ja ympäristöystävällisen kehityskonseptin myötä kevyestä on tullut nykyaikaisten ajoneuvojen suunnittelun ja valmistuksen painopiste. Hiilikuitukomposiiteilla on kevyt, suuri lujuus, korroosionkestävyys, alhaiset kustannukset, ja ne on helppo suunnitella, käsitellä ja muokata. Se on tärkeä tapa ymmärtää auton korin keveys.
- Materiaalin valinta ja rakenteen suunnittelu
Perinteinen metro-ohjaamon kansi on valmistettu lasikuituvahvisteisesta muovista, joka on valmistettu hiilikuituvaahdoista. Se koostuu kahdesta ohuesta ja jäykästä hiilikuitukomposiittilevystä kevyenä ja lujana rakenteena, joka koostuu sisä- ja ulkopaneeleista sekä paksusta ja kevyestä vaahtomuovisydämestä.
Sillä on ominaisuudet: korkea ominaislujuus, korkea ominaiskimmokerroin, hyvä iskunkestävyys, äänenvaimennus, tärinänvaimennus ja lämmöneristys. Hiilikuituvahvisteinen materiaali on valmistettu T700: sta ja epoksihartsista, ja voileipäydin on T90.150-vaahtoa. Metrohytin pään kannessa käytetään integroitua autoklaavimuovaustekniikkaa, ja tuulilasi asennetaan keskelle ja lampun kiinnitysreikä varataan. Ohjaamon hupun sandwich-sandwich-rakenteessa keskikerroksella on pääasiassa tukipaneelin ja konepellin muodostuksen rooli.
- Optimaalisen koon optimointi
Ohjaamon hupun sisä- ja ulkopaneelien kokokokoonpanon mukaan kuidun suunta on järjestetty kerroksen voimansiirtosuuntaa pitkin, ja leikkaus- ja taivutuskuormavaatimukset on integroitu kuidun korkean lujuuden ja jäykkyyden maksimoimiseksi aksiaalisuunnassa.
Kerrossuunnan määrän tulisi olla mahdollisimman pieni. Yleensä hyväksytään neljä kerroksen suuntaa 0 °, 90 ° ja ± 45 °. Niistä 0 °: n kerros on hyödyllinen aksiaalisen voiman siirtymiselle ja kantokyvylle; ± 45 ° kerroksella on puskurivaikutus leikkauskuormitukseen ja sillä on paljon apua prosessin parantamisessa; 90 ° kerros voi säätää sivuttaisjäykkyyttä ja säätää Poissonin suhdetta. Boschin varsinaisessa rakennevalmistelussa kunkin kerroksen paksuus on kiinteä kerrannaisuus yhden kerroksen vähimmäispaksuudesta, ja käytetään yhteensä 16 erimuotoista kerrosta. Kunkin kerroksen paksuus on 0.15 mm ja käytetään 6/6/2 kerrosta 0 °, 90 ° ja ± 45 °.
3. Munintajakson optimointi
Laminaatteihin perustuvien hiilikuitukomposiittien rakenteellisen optimoinnin suunnittelussa on välttämätöntä optimoida pinoamisjärjestys. Komposiittimateriaalien pinoamisjärjestys vaikuttaa paitsi hiilikuitulaminaattien mekaanisiin ominaisuuksiin myös prosessiin.
Koska jokaisen kerroksen muoto leikataan vapaan koon optimoinnissa, monet kerroksista eivät ole kokonaan peitettynä hupun sisä- ja ulkopaneeleissa, joten asettamisjakson asettelu on kokonaisasettelu ja varsinainen asettaminen hupun paikallinen alue on erilainen.
Ohjaamon hupun vaahtomuovisydämen sandwich-rakenteen yleisen muodostustehon parantamiseksi ja porrastetun paksuuden äkillisen muutoksen välttämiseksi laminaatin paksuuden muutosalueella sandwich-laminaattien sisä- ja ulkopinnat tulisi peittää kokonaan peitä hupun koko rakenne. Samaan aikaan pään kannen iskunkestävyyden parantamiseksi pinoamissekvenssin optimointitulosten uloimpiin ja sisimpiin kerroksiin lisättiin täysimittainen ± 45 ° kerros.
4. Optimointitulosten määrittäminen
Sarjan optimointisuunnittelun ja jatkuvan muokkaustekniikan jälkeen hiilikuituhytin lopullinen laatu on 27%. Täysikokoinen ja saman paksuusrakenne ennen optimointia on 188.4 kg ja optimoitu laatu heikkenee noin 137.5 kg. Alkuperäinen lasikuituinen ohjaamon hupun laatu on 218.4 kg, ja CFRP-vaahtokerrosrakenteen laatu on hyväksytty. Se laski noin 37%.
Rakenteellinen redundanssi voidaan välttää ja rakenteellista rasitusta voidaan lisätä optimoimalla komposiittilaminaattirakenne, järjestämällä materiaalit järkevästi ja käyttämällä materiaalien potentiaalisia ominaisuuksia. Kun saavutetaan lujuuden, jäykkyyden ja vakauden vaatimukset, saavutetaan ihanteellinen kevyt vaikutus.
