碳纖維復(fù)合材料賽車車身覆蓋件設(shè)計(jì)及原型制作.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）具有很高的比強(qiáng)度和比剛度，應(yīng)用于替代傳統(tǒng)的鋼制轎車車身，可減輕其重量40～60％，相當(dāng)于原重的1/3～1/6。本文以FSAE純電動(dòng)賽車車身覆蓋件為研究對(duì)象，從設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造等三方面著手研究，將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于FSAE純電動(dòng)賽車車身，以實(shí)現(xiàn)其輕量化的目的。
　　本文首先基于NURBS曲線/曲面造型設(shè)計(jì)基本理論，考慮車身總布置，人機(jī)工程學(xué)及

2、空氣動(dòng)力學(xué)等車身造型設(shè)計(jì)影響因素，利用 CATIA三維建模軟件進(jìn)行了FSAE賽車車身覆蓋件造型設(shè)計(jì)。根據(jù)碳纖維復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，提出了多種車身覆蓋件鋪層設(shè)計(jì)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(zhǔn)則及剛度退化方法，建立落錘沖擊有限元模型，并將模擬結(jié)果與沖擊預(yù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的有效性。在此基礎(chǔ)上結(jié)合不同鋪層厚度、鋪層比例和鋪層角度，對(duì)層合板鋪層方案進(jìn)行數(shù)值模擬。考慮車身輕量化效果，結(jié)合仿真

3、結(jié)果及實(shí)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(duì)層合板進(jìn)行落錘沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)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(shù)（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(duì)覆蓋件與車架裝配進(jìn)行了機(jī)械連接設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。該賽車參加了2