碳纖維復(fù)合材料自行車把橫管的輔層設(shè)計與性能測試.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料以其質(zhì)量輕、強度高和安全可靠性好等有優(yōu)點已經(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)用的一個重要行業(yè)。
　　 碳纖維復(fù)合材料的價格非常昂貴，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，以達到降低產(chǎn)品試驗經(jīng)費的目的。本文參閱了大量文獻，了解了碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法后，利用有限元分析法

2、對碳纖維復(fù)合材料自行車把橫管進行鋪層設(shè)計。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)計的原則，設(shè)計了二十多種鋪層方案，對這些方案分別進行了有限元分析，并采用蔡-吳破壞準(zhǔn)則對每種鋪層方案進行了強度校核，從而篩選出了較優(yōu)的鋪層方案。本文對三種不同結(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應(yīng)力集中區(qū)域，在這三個區(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，在把橫管其中一個應(yīng)力集中區(qū)進行了局部補強，研究了局部補強對碳纖維復(fù)合材料把橫管力學(xué)性能的影響并確定了鋪層設(shè)計的最佳鋪層方案。最后根據(jù)本文設(shè)計的最佳鋪層方案制備了碳纖維復(fù)合材料把橫管樣品，并進行了疲勞試驗、把橫管和把立管組合件側(cè)向彎曲試驗以及靜態(tài)彎曲試驗檢測了把橫管的性能，試驗表明本文設(shè)計的碳纖維復(fù)合材料把橫管具有優(yōu)越的力學(xué)性能和耐疲勞