碳纖維復(fù)合材料自行車把橫管的輔層設(shè)計(jì)與性能測(cè)試.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和安全可靠性好等有優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事等工業(yè)領(lǐng)域。隨著碳纖維產(chǎn)能的擴(kuò)大，碳纖維復(fù)合材料開始在民用領(lǐng)域也有著越來越廣泛的應(yīng)用，碳纖維復(fù)合材料自行車已經(jīng)成為碳纖維復(fù)合材料在民用領(lǐng)域得到應(yīng)用的一個(gè)重要行業(yè)。
　　 碳纖維復(fù)合材料的價(jià)格非常昂貴，因此在制造復(fù)合材料制件前，必須經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低產(chǎn)品試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的目的。本文參閱了大量文獻(xiàn)，了解了碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法后，利用有限元分析法

2、對(duì)碳纖維復(fù)合材料自行車把橫管進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)。首先利用UG三維建模軟件建立了復(fù)合材料自行車把橫管的幾何模型，然后用ANSYS提供的CAD導(dǎo)入/導(dǎo)出功能將模型導(dǎo)入ANSYS中建立了碳纖維復(fù)合材料把橫管的有限元模型。根據(jù)復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)的原則，設(shè)計(jì)了二十多種鋪層方案，對(duì)這些方案分別進(jìn)行了有限元分析，并采用蔡-吳破壞準(zhǔn)則對(duì)每種鋪層方案進(jìn)行了強(qiáng)度校核，從而篩選出了較優(yōu)的鋪層方案。本文對(duì)三種不同結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料把橫管的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析，分析結(jié)果

3、表明碳纖維復(fù)合材料把橫管有三個(gè)應(yīng)力集中區(qū)域，在這三個(gè)區(qū)域把橫管最容易發(fā)生破壞。根據(jù)把橫管應(yīng)力分析的結(jié)果，在把橫管其中一個(gè)應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行了局部補(bǔ)強(qiáng)，研究了局部補(bǔ)強(qiáng)對(duì)碳纖維復(fù)合材料把橫管力學(xué)性能的影響并確定了鋪層設(shè)計(jì)的最佳鋪層方案。最后根據(jù)本文設(shè)計(jì)的最佳鋪層方案制備了碳纖維復(fù)合材料把橫管樣品，并進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)、把橫管和把立管組合件側(cè)向彎曲試驗(yàn)以及靜態(tài)彎曲試驗(yàn)檢測(cè)了把橫管的性能，試驗(yàn)表明本文設(shè)計(jì)的碳纖維復(fù)合材料把橫管具有優(yōu)越的力學(xué)性能和耐疲勞