隨著汽車向高速化、輕量化、低能耗方向發(fā)展,將輕質(zhì)的復(fù)合材料應(yīng)用于汽車受到人們的普遍重視。天然纖維復(fù)合材料除了輕質(zhì)化、性能可設(shè)計外,更具有環(huán)保性。本文主要針對具有天然纖維復(fù)合材料車身的汽車動力學(xué)特性進(jìn)行研究。采用含連接子結(jié)構(gòu)的間接對接的自由界面模態(tài)綜合法,建立整車非線性剛彈耦合系統(tǒng)動力學(xué)模型。用所建模型在時城內(nèi),對路面和發(fā)動機(jī)不同激勵工況下汽車的振動特性進(jìn)行仿真模擬,并與傳統(tǒng)車身動力學(xué)特性進(jìn)行對比,提出天然復(fù)合材料車身各性能參數(shù)的選擇原則,為實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料在汽車上大規(guī)模使用提供理論依據(jù)。
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復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料,它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn),克服單一材料的缺陷,擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn),已逐步取代木材及金屬合金,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑等領(lǐng)域,在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。
有以下主要優(yōu)點(diǎn):
汽車用天然纖維與合成纖維相比,天然纖維及其復(fù)合材料具有性能優(yōu)勢。麻纖維生長期短、生長環(huán)境要求不高,具有減緩“溫室效應(yīng)”的作用;生產(chǎn)過程無“三廢”污染、使用過程也無有害的游離化學(xué)物質(zhì)和微粒,無需化學(xué)膠粘劑,可在一步法成型過程中與基材熱粘合;替代化纖和塑料等人造材料,填埋后可生物降解,可再生循環(huán)利用;麻纖維復(fù)合材料的隔熱、吸音性能好,能量吸收能力好、耐沖擊,無脆性斷裂(對提高汽車的安全性很有利),具有良好的剛度、切口韌性、斷裂特性;低溫性能好。
天然纖維可用較低壓力、一步法成型產(chǎn)品,節(jié)省機(jī)器和模具的投資、簡化加工工藝[副,可成墅大拉伸、復(fù)雜的三維形狀。天然纖維在加工中還表現(xiàn)出對模具的磨蝕作用較低。天然纖維復(fù)合材料的隔熱、吸音性能好,能量吸收能力好、耐沖擊,無脆性斷裂(對提高汽車的安全性很有利),燃燒速率低,具有良好的剛度、切口韌性、斷裂特性,低溫性能好。天然纖維密度低、重量可減輕10—30%,滿足汽車輕量化要求,提高燃油效率。麻纖維復(fù)合材料可用來替代木纖維和玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合片材以及ABS塑料件,因為在相同的重量情況下,天然纖維增強(qiáng)材料制成的產(chǎn)品可具有25—30%的強(qiáng)度提高以及上佳的非脆性斷裂特性。據(jù)研究表明,使用天然纖維可使發(fā)動機(jī)的重量減輕10%,并可將生產(chǎn)所需的能源消耗降低80%。同時天然纖維加強(qiáng)部件的成本比強(qiáng)化玻璃纖維部件下降??蒲许椖孔C明:由可再生原料制造的汽車部件從質(zhì)量到性能,以至于成本價格,完全可以和使用傳統(tǒng)石油產(chǎn)品及玻璃纖維所制造的汽車部件媲美。
本文主要針對具有天然纖維復(fù)合材料車身的汽車動力學(xué)特性進(jìn)行研究,用所建模型在時域內(nèi)對路面和發(fā)動機(jī)不同激勵工況下汽車的振動特性進(jìn)行仿真模擬,并與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)車身的汽車動力學(xué)特性進(jìn)行對比,以提出天然復(fù)合材料車身各性能參數(shù)的選擇原則,為實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料在汽車上大規(guī)模使用提供理論依據(jù)。
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