Met de snelle ontwikkeling van de Chinese spoorwegtransportindustrie, evenals het nieuwe ontwikkelingsconcept van energiebesparing en milieuvriendelijk, is lichtgewicht de focus geworden van het ontwerp en de fabricage van moderne voertuigen. Koolstofvezelcomposieten hebben de kenmerken van licht van gewicht, hoge sterkte, corrosiebestendigheid, lage kosten en gemakkelijk te ontwerpen, verwerken en aanpassen. Het is een belangrijk middel om het lichtgewicht van de carrosserie te realiseren.
- Materiaalselectie en structuurontwerp
De traditionele cabinedeksel van de metro is gemaakt van glasvezelversterkt kunststof, dat is gemaakt van sandwichmateriaal van koolstofvezel schuim. Het bestaat uit twee dunne en stijve koolstofvezelcomposietpanelen als een lichtgewicht en zeer sterke structuur, die is samengesteld uit binnen- en buitenpanelen en een dikke en lichte schuimkern.
Het heeft de kenmerken van hoge specifieke sterkte, hoge specifieke modulus, goede slagvastheid, geluidsabsorptie, trillingsabsorptie en warmte-isolatie. Het met koolstofvezel versterkte materiaal is gemaakt van T700 en epoxyhars en de sandwichkern is T90.150-schuim. De hoofdafdekking van de metrocabine maakt gebruik van de technologie van autoclaaf geïntegreerd vormen, en de voorruit is in het midden geïnstalleerd en het montagegat van de lamp is gereserveerd. In de sandwich-sandwichconstructie van de cabinekap speelt de middelste laag voornamelijk de rol van ondersteunende paneel- en motorkapvorming.
- Optimalisatie van vrije grootte
Volgens de indeling van de totale afmetingen van de binnen- en buitenpanelen van de cabinekap, is de vezeloriëntatie gerangschikt in de richting van de krachtoverbrenging van de laag, en zijn de vereisten voor afschuif- en buigbelasting geïntegreerd om de hoge sterkte en stijfheid van de vezel te maximaliseren. axiale richting.
Het aantal laagrichtingen moet zo min mogelijk zijn. Over het algemeen worden vier lagen van 0 °, 90 ° en ± 45 ° aangenomen. Onder hen is 0 ° -laag gunstig voor de transmissie en het draagvermogen van axiale kracht; ± 45 ° -laag heeft een bufferend effect op de afschuifbelasting en heeft een grote bijdrage om het proces te verbeteren; De 90 ° -laag kan de laterale stijfheid regelen en de Poisson-verhouding aanpassen. Bij de feitelijke constructie van Bosch is de dikte van elke laag een integraal veelvoud van de minimale dikte van een enkele laag en worden in totaal 16 lagen met verschillende vormen gebruikt. De dikte van elke laag is 0.15 mm en er worden 6/6/2 lagen van respectievelijk 0 °, 90 ° en ± 45 ° gebruikt.
3. Optimalisatie van de legvolgorde
Bij het ontwerp voor structurele optimalisatie van koolstofvezelcomposieten op basis van laminaten, is het noodzakelijk om de stapelvolgorde te optimaliseren. De opeenvolging van composietmaterialen heeft niet alleen invloed op de mechanische eigenschappen van koolstofvezellaminaten, maar ook op het proces.
Omdat de vorm van elke laag wordt gesneden in de optimalisatie van de vrije grootte, zijn veel van de lagen niet volledig bedekt in de binnen- en buitenpanelen van de kap, dus de lay-out van de legvolgorde is de algehele lay-out en de feitelijke plaatsing in de kap. het lokale gebied van de kap zal anders zijn.
Om de algehele vormprestaties van de sandwichconstructie met schuimkern van de cabinekap te verbeteren en de plotselinge verandering van de getrapte dikte in het dikteveranderingsgebied van het laminaat te vermijden, moeten de binnen- en buitenoppervlakken van de sandwichlaminaten volledig worden bedekt tot bedek de algehele structuur van de kap. Tegelijkertijd werd, om de slagvastheid van de hoofdbedekking te verbeteren, een volledige laag van ± 45 ° toegevoegd in de buitenste en binnenste lagen van de optimalisatieresultaten van de stapelvolgorde.
4. Bepaling van optimalisatieresultaten
Na een reeks optimaliseringsontwerpen en continue aanpassing van de legtechnologie, is de uiteindelijke kwaliteit van de koolstofvezel motorkap 27%. De structuur van volledige grootte en gelijke dikte vóór optimalisatie is 188.4 kg, en de geoptimaliseerde kwaliteit is verminderd met ongeveer 137.5 kg. De originele kwaliteit van de motorkap van glasvezel is 218.4 kg en de kwaliteit van de sandwichconstructie van CFRP-schuim is overgenomen. Het daalde met ongeveer 37%.
De structurele overtolligheid kan worden vermeden en de structurele spanning kan worden verhoogd door de composietlaminaatstructuur te optimaliseren, de materialen redelijk te rangschikken en de potentiële eigenschappen van de materialen uit te oefenen. Op voorwaarde dat wordt voldaan aan de vereisten van sterkte, stijfheid en stabiliteit, wordt het ideale lichtgewichteffect bereikt.
