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外文翻译---汽车复合材料悬架摆臂的实验分析 中文.doc外文翻译---汽车复合材料悬架摆臂的实验分析 中文.doc

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编号:201311171054105582    类型:共享资源    大小:204.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
  
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外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师1汽车复合材料悬架摆臂的实验分析M.PINFOLD和G.CALVERT(UniversityofWarwick/RoverGroupGaydon,UK)陈中译摘要:减轻汽车自重和简化零件能获得应用,罗孚公司开始研究复合材料零件的设计与制造。在大规模的汽车工业中,从设计到制造的各个环节中,较多的是针对钢件,对于复合材料零件尚未有很好的研究。复合材料的基本研究方法已经出现,其中最重要的是有限元技术,同样可以通过对原型的光弹性分析和应变测量模式及传统应变检测来提高效果。这些少量的工作已经可以把结果联系起来,这些结果中包含了不同的测试方法,并且采用了基于实际结果的测试手段来加以比较。这篇文章阐述了一些关于汽车悬架臂的分析与测试。应用三种不同的分析技术得到的结果,与实验测试进行比较,并对它们的准确性进行了讨论。关键词:汽车的悬架摆臂、应力分析、有限元分析、光弹性分析、SPATE、应变测量、模压塑料板材Sol和dewilde1阐述过复合材料已经迅速地成为一种结构材料。原因……是复合材料具有高强度和高硬度,这些性质可以降低结构的重量……也许复合材料最重要的特征是它们的力学性质可以“配置的”,以此来满足特殊的要求。然而,约翰逊等2说明了在复合材料在用于轿车和卡车之前,它的设计、分析和制造技术仍需要重点的开发和成功的论证。复合材料不得不在工程领域与钢材相竞争。在汽车工业中需要有相关的部门来转换某些技术就像华威大学的先进技术中心,该中心拥有材料学家、汽车工程师,他们致力于研究复合材料以此来替代像钢这种传统材料,这就要求汽车设计者需要充分掌握材料的强度和局限性。只有这样他们才能在概念设计阶段从众多的可选方案中选择其一。对于这些问题需要汽车工程师们在设计、测试以及零部件的制造当中掌握复合材料的性质,及其多种分析方法。例如:有限元分析、SPATE和光弹性分析。这些分析方法在复合组合体的设计与开发中得到应用。2这样少量的工作似乎完成了研究过程,但这些结果是否包括:通过各种分析方法找出相互见的关系或者通过测试实际的组合体得到实际的实验结果。为了研究用复合式组合体表示的汽车下悬架臂,采取了不同的分析方法,从而找出这些方法的适用范围及其相互关系。这个复合组合体在现实受载情况下通过三种方法分析,而且实验的结果中包含了应变测量。图1.组合式悬架臂设计原先的钢制下悬架臂由9块组件焊接在一起的,然而重新设计的复合材料组件如图1.它是一个独立的模压零件,用来制造悬架臂的材料是模压塑料板材材料它是聚酯树脂粘合剂加上30%含量的不规则排列的短玻璃纤维,以及碳酸钙填料。钢制悬架臂质量为2.53千克,然而重新设计的用模压塑料板材材料制成的悬架臂,就算把衬套和球节的质量加到一起总质量也不过为1.5千克。组合悬架臂材料的性质在这些分析中可以得出,测试在罗孚材料实验室已完成,得出如下的选择:杨氏模量=10.5Gpa,泊松比=0.26,密度=1.8×10-6kg/mm-3.实验技术先前承担实验分析的是一种实际的工程零件。当采用模压塑料板材时,最初的一些有效工作需要有足够的技术条件来支撑。因此,平板、横杆和圆盘由模压塑料板材制成时,那么要在设计部件工作之前就要加载各种不同的条件来分析它们。大部分有效的测试要通过应变测量及其有限元分析。尽管模压塑料板材不是一种均质材料,它在生产工艺中由一些纤维定位,但为了分析这种材料我们要假设它是均质材料。同样,用模压塑料板材制成的悬架臂已经被离散化,主要的纤维分布在加强肋处,分析实验结果之间的联系会发现这个假设是可行的。应变测量Anti-RollBarMounting(防侧倾稳定杆连接)BallJointHousing(球铰窝)BodyMounts(车身安装连接)3在着手做实验测试任务之前,复合组件是由它的橡胶安装衬套安装在一个相对坚固的结构上。由于很难考虑到各种条件在做实验时要假设处于最坏的情况下,最坏的情况是在加载“pot-hole制动”时。这个实验是试图模拟汽车以30mph的速度突然进入此状态,此时制动器完全处于冲击点上。这个时候的合力和横向载荷的计算是以汽车的重量和速度来测算的。全部的pot-hole加载是不可能完全作用于零件的,还有由于pot-hole加载的应用以及结果的换算,这会导致作用在同一方向上的载荷减少。在全部pot-hole制动情况下,载荷作用在“x”方向为24.2KN,在“y”方向上是8.2KN轻载荷时“x”方向是5.9KN,在“y”方向上是2.02KN如图1.应变仪由6个坐标多片组合式应变片和13个2.5mm长的单极应变片组成。要选择合适的组件半径,这样才能测得最大的应变值。应变片放在球节附近,因为这个位置受到载荷,还要将应变片放在车身安装连接衬套的内壁上,因为着这个位置是联接悬架臂与副车架的。其余的应变片放在加强肋和防侧倾稳定杆连接安装位置的附近。SPATE分析SPATE常用作确定零件的表面应力,通过研究在周期性载荷条件下零件温度的细小变化,而得出其所受的应力值。SPATE设备包括:一个带有扫描探头的检测装置,一个模拟信号处理装置和一个数字式电子信息装置。整个系统的工作原理是这样的,当一个结构受到周期性载荷时,该系统可以检测出一瞬间此结构的温度变化。红外线探头可以扫描此结构,并且可以从受载系统中测出参考信号的输出值。数字式电子信息装置通过参考信号可以检测出感应应力的热偏差量。此时一种彩色的轮廓曲线图绘出,图显示出此时主应力(δ1+δ2)之和,同时直方图也显示出有用的数值。信号的这个相互关系有效地去除了其它不同的受载系统信号的频率。例如,周围介质的温度。SPATE系统的温度分辨力达到0.001°C,空间分辨力小于1mm。这种分析已经得到一些作者3-16的验证,并且已经用于非均质材料,如复合材料,并且从这样的研究中比较理论的或有限元分析的结果,以此可以确定一些少量的错误(~6%),这些少量的错误是由于在材料数据的使用上不准确4。很明显研究热弹性应力的分析,以此来评估各向异性的复合材料,这种材料比均质的材料更复杂化。然而,这项技术能提供许多有用的信息,诸如:应力分布、表面检测效果和裂缝增长预测信息。它可以确定已给正确的、详细的材料特性以及依赖材料各向异性程度的定性结果,包括:膨胀系数。先前是对悬架臂进行了全面的SPATE分析,这个分析是要确定用于实验的材料的
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