Dengan perkembangan pesat industri transit rel China, serta konsep pembangunan baru penjimatan tenaga dan mesra alam, ringan telah menjadi tumpuan reka bentuk dan pembuatan kenderaan moden. Komposit gentian karbon mempunyai ciri-ciri berat ringan, kekuatan tinggi, ketahanan kakisan, kos rendah, dan mudah dirancang, diproses dan diubah suai. Ini adalah kaedah penting untuk menyedari ringan badan kereta.
- Pemilihan bahan dan reka bentuk struktur
Penutup kabin kereta bawah tanah tradisional diperbuat daripada plastik bertetulang gentian kaca, yang terbuat dari bahan sandwic busa serat karbon. Ia terdiri dari dua panel komposit serat karbon nipis dan kaku sebagai struktur ringan dan kekuatan tinggi, yang terdiri dari panel dalam dan luar dan teras busa tebal dan ringan.
Ia mempunyai ciri kekuatan spesifik tinggi, modulus spesifik tinggi, ketahanan hentaman yang baik, penyerapan bunyi, penyerapan getaran dan penebat haba. Bahan bertetulang gentian karbon terbuat dari T700 dan resin epoksi, dan inti sandwic adalah busa T90.150. Penutup kepala kabin bawah tanah menggunakan teknologi pengacuan bersepadu autoklaf, dan cermin depan dipasang di tengah, dan lubang pemasangan lampu disediakan. Dalam struktur sandwic sand tudung, lapisan tengah memainkan peranan sebagai panel penyokong dan pembentuk tudung.
- Pengoptimuman ukuran percuma
Menurut susun atur ukuran keseluruhan panel dalam dan luar tudung kabin, orientasi serat disusun di sepanjang arah penghantaran daya ply, dan keperluan beban ricih dan lenturan disatukan untuk memaksimumkan kekuatan dan kekakuan tinggi serat arah paksi.
Bilangan arah ply harus sedikit. Secara amnya, empat arah lorong 0 °, 90 ° dan ± 45 ° digunakan. Antaranya, 0 ° lapis bermanfaat untuk penghantaran dan daya galas daya paksi; ± 45 ° lapis mempunyai kesan penyangga pada beban ricih dan sangat membantu meningkatkan proses; Lapisan 90 ° dapat mengawal kekakuan lateral dan menyesuaikan nisbah Poisson. Dalam fabrikasi struktur sebenar Bosch, ketebalan setiap lapisan adalah gandaan tak terpisahkan dari ketebalan lapisan tunggal minimum, dan sejumlah 16 lapisan dengan bentuk yang berbeza digunakan. Ketebalan setiap lapisan adalah 0.15mm, dan 6/6/2 lapisan masing-masing 0 °, 90 ° dan ± 45 ° digunakan.
3. Pengoptimuman urutan peletakan
Dalam reka bentuk pengoptimuman struktur komposit serat karbon berdasarkan laminasi, perlu mengoptimumkan urutan susun. Urutan susunan bahan komposit tidak hanya mempengaruhi sifat mekanik laminasi serat karbon, tetapi juga mempengaruhi prosesnya.
Oleh kerana bentuk setiap lapisan dipotong dalam pengoptimalan ukuran bebas, banyak lapisan tidak sepenuhnya ditutupi panel dalaman dan luaran tudung, jadi susunan urutan peletakan adalah susun atur keseluruhan, dan peletakan sebenarnya di kawasan tempatan tudung akan berbeza.
Untuk meningkatkan prestasi pembentukan keseluruhan struktur sandwic inti busa tudung kabin dan mengelakkan perubahan mendadak ketebalan melangkah di kawasan perubahan ketebalan lamina, permukaan dalaman dan luaran laminasi sandwic harus ditutup sepenuhnya untuk tutup keseluruhan struktur tudung. Pada masa yang sama, untuk meningkatkan ketahanan hentaman penutup kepala, lapisan skala penuh ± 45 ° ditambahkan pada lapisan terluar dan paling dalam hasil pengoptimuman urutan susun.
4. Penentuan hasil pengoptimuman
Setelah rangkaian reka bentuk pengoptimuman dan pengubahsuaian berterusan teknologi peletakan, kualiti akhir penutup kabin serat karbon adalah 27%. Struktur ukuran penuh dan ketebalan yang sama sebelum pengoptimuman adalah 188.4kg, dan kualiti yang dioptimumkan dikurangkan sekitar 137.5kg. Kualiti tudung kabin gentian kaca asli ialah 218.4kg, dan kualiti struktur sandwic busa CFRP diterima pakai. Ia menurun sekitar 37%.
Redundansi struktur dapat dielakkan dan tekanan struktur dapat ditingkatkan dengan mengoptimumkan struktur lamina komposit, mengatur bahan secara wajar dan menggunakan sifat-sifat berpotensi bahan. Di bawah syarat memenuhi syarat kekuatan, kekakuan dan kestabilan, kesan ringan yang ideal dicapai.
