利用環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料對懸架控制臂進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),通過有限元軟件對環(huán)氧樹脂/碳纖維材料和鋁合金材料控制臂進(jìn)行了對比仿真。結(jié)果表明:在B鉸鏈處施加載荷激勵(lì),鋁合金材料的應(yīng)變遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹脂/復(fù)合材料的應(yīng)變,說明環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度更大;在B鉸鏈處環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料控制臂的位移對載荷激勵(lì)的靈敏度更低;對環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料控制臂的B鉸鏈處施加沿y方向載荷,隨著載荷激勵(lì)水平的增加,控制臂的最大應(yīng)力近似線性增加;環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料控制臂的特征頻率和角頻率比鋁合金材料控制臂的特征頻率和角頻率大,發(fā)生共振的概率較小,具有更好的動(dòng)態(tài)特性。 

【文章來源】：塑料科技. 2020,48(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【圖文】：

懸架控制臂

采用Pro/E 5.0軟件對懸架控制臂進(jìn)行建模，通過幾何拉伸和旋轉(zhuǎn)掃描操作完成。懸架控制臂的厚度為8 mm,A處鉸鏈的外徑為20 mm，內(nèi)徑為10 mm;B處鉸鏈的外徑為50 mm，內(nèi)徑為30 mm;C處鉸鏈的外徑為10 mm，內(nèi)徑為5 mm。將已建立的三維模型導(dǎo)入Comsol軟件中進(jìn)行有限元分析。網(wǎng)格劃分需要盡可能地合適和細(xì)密，提高模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。但是網(wǎng)格不能過度細(xì)化，導(dǎo)致求解規(guī)模過大，對計(jì)算機(jī)性能要求苛刻。由于控制臂是薄板零件，選取自由四面體網(wǎng)格劃分比較合適。為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過在Comsol軟件中采取多種網(wǎng)格尺寸進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性檢查，直到多次數(shù)值仿真的結(jié)果比較接近。因此，最終選取網(wǎng)格單元為自由四面體網(wǎng)格，預(yù)定義大小選擇常規(guī)，圖2為控制臂網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分幾何共包含1個(gè)域、23個(gè)邊界、88條邊和79個(gè)頂點(diǎn)，劃分之后完整網(wǎng)格包含3 479個(gè)域單元、2 484個(gè)邊界單元和446個(gè)邊單元，最小單元質(zhì)量為0.03225，自由網(wǎng)格劃分時(shí)間為1.68 s，網(wǎng)格匹配率95%，最大縱橫比為3.5。1.3 材料參數(shù)定義

在B鉸鏈處施加沿x方向邊界載荷激勵(lì)，大小為1 000 N/m2。圖3為控制臂材料分別為鋁合金及環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料的控制臂應(yīng)力應(yīng)變圖。由圖3a和圖3c可知，環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料和鋁合金材料的最大應(yīng)力都為0.11 MPa，且應(yīng)力的分布也基本保持一致�？刂票鄣淖畲髴�(yīng)力沒有出現(xiàn)在載荷施加的位置，而是出現(xiàn)在控制臂的過渡圓角位置，尤其是上連接板兩側(cè)的分布應(yīng)力比其他位置的應(yīng)力大。由圖3b和圖3d可知，應(yīng)變分布隨控制臂材料變化較小，在載荷施加處的應(yīng)變最大。環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料的最大應(yīng)變?yōu)?.2×10-4 m，鋁合金材料的最大應(yīng)變?yōu)?6.5×10-4 m，說明環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料具有更好的強(qiáng)度。在B鉸鏈處施加沿y方向的邊界載荷作為激勵(lì)，大小為1000 N/m2，圖4為控制臂材料分別為鋁合金及環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料的控制臂應(yīng)力應(yīng)變圖。由圖4a及圖4c可知，環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料和鋁合金材料的最大應(yīng)力都為1.6 MPa�？刂票鄣淖畲髴�(yīng)力出現(xiàn)在C處上連接板的中間鉸鏈孔位置。由圖4b及圖4d可知，應(yīng)變分布隨控制臂的材料變化較小，在載荷施加處的應(yīng)變最大。環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料的最大應(yīng)變?yōu)?.076 m，鋁合金材料的最大應(yīng)變?yōu)?.126 m，大于環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)變。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維復(fù)合材料懸架控制臂輕量化設(shè)計(jì)研究[J]. 劉越,蔣榮超,劉大維,陳煥明,張濤.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2019(08)



本文編號：3510538