碳纖維復合材料賽車車身覆蓋件設計及原型制作.pdf

1、碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）具有很高的比強度和比剛度，應用于替代傳統(tǒng)的鋼制轎車車身，可減輕其重量40～60％，相當于原重的1/3～1/6。本文以FSAE純電動賽車車身覆蓋件為研究對象，從設計、試驗和制造等三方面著手研究，將碳纖維復合材料應用于FSAE純電動賽車車身，以實現(xiàn)其輕量化的目的。
　　本文首先基于NURBS曲線/曲面造型設計基本理論，考慮車身總布置，人機工程學及

2、空氣動力學等車身造型設計影響因素，利用 CATIA三維建模軟件進行了FSAE賽車車身覆蓋件造型設計。根據(jù)碳纖維復合材料的可設計性，提出了多種車身覆蓋件鋪層設計方案。
　　為保證車身覆蓋件具有良好的抗沖擊性能，根據(jù)Hashin失效準則及剛度退化方法，建立落錘沖擊有限元模型，并將模擬結果與沖擊預試驗結果進行對比，驗證模型的有效性。在此基礎上結合不同鋪層厚度、鋪層比例和鋪層角度，對層合板鋪層方案進行數(shù)值模擬。考慮車身輕量化效果，結合仿真

3、結果及實際車身覆蓋件鋪層可行性，得到具有較好的承載能力與抗沖擊性能的[(0,90)]4鋪層方式。再對層合板進行落錘沖擊試驗，試驗結果表明：[(0,90)]4鋪層方式發(fā)生整體失效吸收了36.78J能量，抗沖擊性能佳，適用于FSAE賽車車身覆蓋件鋪層。
　　最后利用真空輔助樹脂傳遞技術（VARTM）根據(jù)[(0,90)]4鋪層方式制作了FSAE賽車車身碳纖維車身覆蓋件原型，并對覆蓋件與車架裝配進行了機械連接設計及強度校核。該賽車參加了2