基于纖維纏繞的汽車空間框架聯接方法

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基于纖維纏繞的汽車空間框架聯接方法

目前，纖維增強塑料的聯接方式主要包括單殼體式、管對管式和套接字式。本文創(chuàng)新性地提出基于纖維纏繞的聯接方法。

影響纖維纏繞聯接結構的主要因素包括樹脂性能、纖維纏繞長度、纖維張力以及纏繞方式。為綜合這幾個變量對結構性能的影響，采用圖1中纖維纏繞機將2根導管以90°T型接頭聯接在一起，以保證聯接結構的有效性。需要注意的是，曲面上的纏繞路徑應當位于其短程線（曲面上2點之間的最短路徑）上，該路徑無摩擦，能夠防止繞線滑移。

對纖維纏繞聯接樣件進行拉伸測試，由應力應變曲線可知，載荷達到30kN之前，應力與應變呈線性關系，之后斜率降低直至40kN處樣件出現第1次損壞，峰值負荷可達48kN。

只有最優(yōu)化地利用繞線纖維的抗拉強度才能使聯接結構的剛度達到峰值，從而更高效地傳遞外部載荷。為此，采用有限元分析和拓撲優(yōu)化方法確定每圈繞線的繞線角度。仿真得到的應力隨應變線性增加直至結構失效，與實際拉伸試驗相比未出現第1次損壞。實際結構中，T型接頭的一端存在法蘭，使得繞線的曲率在某些點處產生突變。這一現象導致繞線纖維還受到了切向應力的作用，加劇了微觀結構中的裂紋拓展。

刊名：CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology（英）

刊期：2013年第6期

作者：J.Fleischer et al

編譯：張為榮