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文檔簡介
1、自從機動車類交通工具產生及發(fā)展以來,使用者對汽車安全問題一直甚為關心,同時汽車安全問題一直困擾著相關的行業(yè)。國家統(tǒng)計局的數據顯示,近十年來民用汽車的擁有量保持大幅度的增長趨勢。由于我國交通道路情況的不斷改善、交通監(jiān)管及交通知識普及的力度增大,交通事故的發(fā)生數呈現下降趨勢,但始終維持在20萬起以上。針對汽車的被動安全性,汽車工業(yè)做出了很多努力,目前整車結構對于交通事故中人員的損傷具有一定的防護能力。但專家學者不止于此,為汽車工業(yè)的進一步發(fā)
2、展不斷思考及創(chuàng)新。近年來,空氣污染成為困擾我國居民的嚴重危害,環(huán)境問題日益突出,基數巨大的馬路空氣污染制造者——機動車造成的環(huán)境問題也日益引發(fā)全球的關注。如何在不降低汽車使用性能的前提下,減少發(fā)動裝置排放的有害氣體含量成為引領汽車領域的一個全新的課題。隨之而提出的汽車輕量化概念為汽車行業(yè)提供了現實的解決方案。新材料行業(yè)的不斷發(fā)展為汽車輕量化提供了強有力的支持?!耙运艽摗奔从盟芰洗驿摬牡氖褂茫驗槔w維增強復合材料具有高強、高模及質輕等
3、特點,正在逐漸取代合金和木材,用于航天、汽車、建筑、健身器材等領域。
纖維增強復合材料的成型工藝很大程度上決定了其性能及其產品的使用條件,本實驗選取的成型的工藝為纏繞成型。其具有制造成本低,制品質量高度可重復等優(yōu)點。所用增強材料為無捻粗紗材料,無須紡織,減少了工序,降低了成本。用于汽車的能量吸收管件的能量吸收性能的主要測試方法有準靜態(tài)壓縮試驗和動態(tài)沖擊試驗,壓縮破壞過程中,復合材料通過分層、開裂和纖維的斷裂吸收能量。為了獲得高
4、能量吸收性能的材料,往往期望管件以漸進穩(wěn)定的破壞形式破壞。
本實驗選取碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維及環(huán)氧樹脂為原料,在纏繞成型中統(tǒng)一制作成三層結構的管件。中間層纖維取向接近90°,起到軸向力的主要承擔作用。最外層和最內層纖維取向接近于0°,主要起到束縛控制中間層裂紋產生及擴展的作用?;谇叭说难芯?,設計了五種結構的幾何形狀為圓形復合材料管件。由于能量吸收部件安裝部位靠近發(fā)動機,本實驗對各試樣進行了溫度處理(100℃下處理200h
5、)。約50mm高的試樣一端保持水平,另一端打磨出45°的倒角,水平端放置于壓縮試驗臺上進行壓縮試驗。壓縮試驗包括準靜態(tài)壓縮試驗及動態(tài)沖擊試驗。破壞后的試樣通過樹脂包埋固定形態(tài),切割打磨后觀察且截面形態(tài),輔助分析其破壞機制。
實驗結果表明,相同試樣在準靜態(tài)壓縮中表現出較高的能量吸收值,該實驗管件屬于速度敏感型,表現為在準靜態(tài)壓縮與動態(tài)沖擊狀態(tài)下表現出不同的能量吸收特征。未經溫度處理試樣實驗結果顯示碳纖維增強管件的能量吸收性能優(yōu)于
6、玻璃纖維增強管件及碳/芳綸纖維增強管件。而碳/芳綸增強管件在經過溫度處理后,能量吸收性能得到提升。在五種類型的纖維增強復合材料管件中,經過溫度處理的A/C1.6’復合材料管件(芳綸纖維/碳纖維/芳綸纖維:0.15mm(88°)/1.66mm(10°)/0.83mm(88°))表現出最為優(yōu)異的能量吸收性能(Es值最高):在準靜態(tài)壓縮試驗中為98 kJ/kg,在落塔沖擊試驗中為82 kJ/kg。根據微觀截面圖片,分析得到碳/芳綸纖維增強管件
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