碳纖維復合材料自行車把橫管的輔層設計與性能測試.pdf

1、碳纖維復合材料以其質量輕、強度高和安全可靠性好等有優(yōu)點已經廣泛應用于航空航天、軍事等工業(yè)領域。隨著碳纖維產能的擴大，碳纖維復合材料開始在民用領域也有著越來越廣泛的應用，碳纖維復合材料自行車已經成為碳纖維復合材料在民用領域得到應用的一個重要行業(yè)。
　　 碳纖維復合材料的價格非常昂貴，因此在制造復合材料制件前，必須經過反復的設計，以達到降低產品試驗經費的目的。本文參閱了大量文獻，了解了碳纖維復合材料的結構設計方法后，利用有限元分析法

2、對碳纖維復合材料自行車把橫管進行鋪層設計。首先利用UG三維建模軟件建立了復合材料自行車把橫管的幾何模型，然后用ANSYS提供的CAD導入/導出功能將模型導入ANSYS中建立了碳纖維復合材料把橫管的有限元模型。根據復合材料鋪層設計的原則，設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。本文對三種不同結構的碳纖維復合材料把橫管的應力狀態(tài)進行了分析，分析結果

3、表明碳纖維復合材料把橫管有三個應力集中區(qū)域，在這三個區(qū)域把橫管最容易發(fā)生破壞。根據把橫管應力分析的結果，在把橫管其中一個應力集中區(qū)進行了局部補強，研究了局部補強對碳纖維復合材料把橫管力學性能的影響并確定了鋪層設計的最佳鋪層方案。最后根據本文設計的最佳鋪層方案制備了碳纖維復合材料把橫管樣品，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，試驗表明本文設計的碳纖維復合材料把橫管具有優(yōu)越的力學性能和耐疲勞