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碳纤维复合材料赛车车身覆盖件设计及原型制作
| 论文题名： | 碳纤维复合材料赛车车身覆盖件设计及原型制作 |
| 关键词： | 碳纤维复合材料;车身覆盖件;铺层设计;抗冲击性能;原型制造;连接设计 |
| 摘要： | 碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）具有很高的比强度和比刚度，应用于替代传统的钢制轿车车身，可减轻其重量40～60％，相当于原重的1/3～1/6。本文以FSAE纯电动赛车车身覆盖件为研究对象，从设计、试验和制造等三方面着手研究，将碳纤维复合材料应用于FSAE纯电动赛车车身，以实现其轻量化的目的。 本文首先基于NURBS曲线/曲面造型设计基本理论，考虑车身总布置，人机工程学及空气动力学等车身造型设计影响因素，利用 CATIA三维建模软件进行了FSAE赛车车身覆盖件造型设计。根据碳纤维复合材料的可设计性，提出了多种车身覆盖件铺层设计方案。 为保证车身覆盖件具有良好的抗冲击性能，根据Hashin失效准则及刚度退化方法，建立落锤冲击有限元模型，并将模拟结果与冲击预试验结果进行对比，验证模型的有效性。在此基础上结合不同铺层厚度、铺层比例和铺层角度，对层合板铺层方案进行数值模拟。考虑车身轻量化效果，结合仿真结果及实际车身覆盖件铺层可行性，得到具有较好的承载能力与抗冲击性能的[(0,90)]4铺层方式。再对层合板进行落锤冲击试验，试验结果表明：[(0,90)]4铺层方式发生整体失效吸收了36.78J能量，抗冲击性能佳，适用于FSAE赛车车身覆盖件铺层。 最后利用真空辅助树脂传递技术（VARTM）根据[(0,90)]4铺层方式制作了FSAE赛车车身碳纤维车身覆盖件原型，并对覆盖件与车架装配进行了机械连接设计及强度校核。该赛车参加了2015FSAE全国大学生方程式电车赛。 |
| 作者： | 钭李昕 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王秋成;周鸿波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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