外文翻譯-汽車復(fù)合材料懸架擺臂的實驗分析 中文版.doc

外文翻譯專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名班級學(xué)號指導(dǎo)教師1汽車復(fù)合材料懸架擺臂的實驗分析M.PINFOLD和G.CALVERT(UniversityofWarwick/RoverGroupGaydon,UK)摘要：減輕汽車自重和簡化零件能獲得應(yīng)用,羅孚公司開始研究復(fù)合材料零件的設(shè)計與制造。在大規(guī)模的汽車工業(yè)中，從設(shè)計到制造的各個環(huán)節(jié)中，較多的是針對鋼件,對于復(fù)合材料零件尚未有很好的研究。復(fù)合材料的基本研究方法已經(jīng)出現(xiàn)，其中最重要的是有限元技術(shù)，同樣可以通過對原型的光彈性分析和應(yīng)變測量模式及傳統(tǒng)應(yīng)變檢測來提高效果。這些少量的工作已經(jīng)可以把結(jié)果聯(lián)系起來，這些結(jié)果中包含了不同的測試方法，并且采用了基于實際結(jié)果的測試手段來加以比較。這篇文章闡述了一些關(guān)于汽車懸架臂的分析與測試。應(yīng)用三種不同的分析技術(shù)得到的結(jié)果，與實驗測試進(jìn)行比較，并對它們的準(zhǔn)確性進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：汽車的懸架擺臂、應(yīng)力分析、有限元分析、光彈性分析、SPATE、應(yīng)變測量、模壓塑料板材Sol和dewilde1闡述過復(fù)合材料已經(jīng)迅速地成為一種結(jié)構(gòu)材料。原因是復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和高硬度，這些性質(zhì)可以降低結(jié)構(gòu)的重量也許復(fù)合材料最重要的特征是它們的力學(xué)性質(zhì)可以“配置的”，以此來滿足特殊的要求。然而，約翰遜等2說明了在復(fù)合材料在用于轎車和卡車之前，它的設(shè)計、分析和制造技術(shù)仍需要重點的開發(fā)和成功的論證。復(fù)合材料不得不在工程領(lǐng)域與鋼材相競爭。在汽車工業(yè)中需要有相關(guān)的部門來轉(zhuǎn)換某些技術(shù)就像華威大學(xué)的先進(jìn)技術(shù)中心，該中心擁有材料學(xué)家、汽車工程師，他們致力于研究復(fù)合材料以此來替代像鋼這種傳統(tǒng)材料，這就要求汽車設(shè)計者需要充分掌握材料的強(qiáng)度和局限性。只有這樣他們才能在概念設(shè)計階段從眾多的可選方案中選擇其一。對于這些問題需要汽車工程師們在設(shè)計、測試以及零部件的制造當(dāng)中掌握復(fù)合材料的性質(zhì)，及其多種分析方法。例如：有限元分析、SPATE和光彈性分析。這些分析方法在復(fù)合組合體的設(shè)計與開發(fā)中得到應(yīng)用。這樣少量的工作似乎完成了研究過程，但這些結(jié)果是否包括：通過各種分析方法找出相互見的關(guān)系或者通過測試實際的組合體得到實際的實驗結(jié)果。為了研究用復(fù)合2式組合體表示的汽車下懸架臂，采取了不同的分析方法，從而找出這些方法的適用范圍及其相互關(guān)系。這個復(fù)合組合體在現(xiàn)實受載情況下通過三種方法分析，而且實驗的結(jié)果中包含了應(yīng)變測量。圖1.組合式懸架臂設(shè)計原先的鋼制下懸架臂由9塊組件焊接在一起的,然而重新設(shè)計的復(fù)合材料組件如圖1.它是一個獨立的模壓零件,用來制造懸架臂的材料是模壓塑料板材材料它是聚酯樹脂粘合劑加上30%含量的不規(guī)則排列的短玻璃纖維,以及碳酸鈣填料。鋼制懸架臂質(zhì)量為2.53千克，然而重新設(shè)計的用模壓塑料板材材料制成的懸架臂，就算把襯套和球節(jié)的質(zhì)量加到一起總質(zhì)量也不過為1.5千克。組合懸架臂材料的性質(zhì)在這些分析中可以得出，測試在羅孚材料實驗室已完成，得出如下的選擇：楊氏模量=10.5Gpa，泊松比=0.26，密度=1.810-6kg/mm-3.實驗技術(shù)先前承擔(dān)實驗分析的是一種實際的工程零件。當(dāng)采用模壓塑料板材時，最初的一些有效工作需要有足夠的技術(shù)條件來支撐。因此，平板、橫桿和圓盤由模壓塑料板材制成時，那么要在設(shè)計部件工作之前就要加載各種不同的條件來分析它們。大部分有效的測試要通過應(yīng)變測量及其有限元分析。盡管模壓塑料板材不是一種均質(zhì)材料，它在生產(chǎn)工藝中由一些纖維定位，但為了分析這種材料我們要假設(shè)它是均質(zhì)材料。同樣，用模壓塑料板材制成的懸架臂已經(jīng)被離散化，主要的纖維分布在加強(qiáng)肋處，分析實驗結(jié)果之間的聯(lián)系會發(fā)現(xiàn)這個假設(shè)是可行的。應(yīng)變測量在著手做實驗測試任務(wù)之前，復(fù)合組件是由它的橡膠安裝襯套安裝在一個相對堅固的結(jié)構(gòu)上。由于很難考慮到各種條件在做實驗時要假設(shè)處于最壞的情況下，最壞的Anti-RollBarMounting(防側(cè)傾穩(wěn)定桿連接)BallJointHousing(球鉸窩)BodyMounts(車身安裝連接)3情況是在加載“pot-hole制動”時。這個實驗是試圖模擬汽車以30mph的速度突然進(jìn)入此狀態(tài)，此時制動器完全處于沖擊點上。這個時候的合力和橫向載荷的計算是以汽車的重量和速度來測算的。全部的pot-hole加載是不可能完全作用于零件的，還有由于pot-hole加載的應(yīng)用以及結(jié)果的換算，這會導(dǎo)致作用在同一方向上的載荷減少。在全部pot-hole制動情況下，載荷作用在“x”方向為24.2KN，在“y”方向上是8.2KN輕載荷時“x”方向是5.9KN,在“y”方向上是2.02KN如圖1.應(yīng)變儀由6個坐標(biāo)多片組合式應(yīng)變片和13個2.5mm長的單極應(yīng)變片組成。要選擇合適的組件半徑，這樣才能測得最大的應(yīng)變值。應(yīng)變片放在球節(jié)附近，因為這個位置受到載荷，還要將應(yīng)變片放在車身安裝連接襯套的內(nèi)壁上，因為著這個位置是聯(lián)接懸架臂與副車架的。其余的應(yīng)變片放在加強(qiáng)肋和防側(cè)傾穩(wěn)定桿連接安裝位置的附近。SPATE分析SPATE常用作確定零件的表面應(yīng)力，通過研究在周期性載荷條件下零件溫度的細(xì)小變化，而得出其所受的應(yīng)力值。SPATE設(shè)備包括：一個帶有掃描探頭的檢測裝置，一個模擬信號處理裝置和一個數(shù)字式電子信息裝置。整個系統(tǒng)的工作原理是這樣的，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到周期性載荷時，該系統(tǒng)可以檢測出一瞬間此結(jié)構(gòu)的溫度變化。紅外線探頭可以掃描此結(jié)構(gòu)，并且可以從受載系統(tǒng)中測出參考信號的輸出值。數(shù)字式電子信息裝置通過參考信號可以檢測出感應(yīng)應(yīng)力的熱偏差量。此時一種彩色的輪廓曲線圖繪出，圖顯示出此時主應(yīng)力（1+2）之和，同時直方圖也顯示出有用的數(shù)值。信號的這個相互關(guān)系有效地去除了其它不同的受載系統(tǒng)信號的頻率。例如，周圍介質(zhì)的溫度。SPATE系統(tǒng)的溫度分辨力達(dá)到0.001C,空間分辨力小于1mm。這種分析已經(jīng)得到一些作者3-16的驗證，并且已經(jīng)用于非均質(zhì)材料，如復(fù)合材料，并且從這樣的研究中比較理論的或有限元分析的結(jié)果，以此可以確定一些少量的錯誤（6%），這些少量的錯誤是由于在材料數(shù)據(jù)的使用上不準(zhǔn)確4。很明顯研究熱彈性應(yīng)力的分析，以此來評估各向異性的復(fù)合材料，這種材料比均質(zhì)的材料更復(fù)雜化。然而，這項技術(shù)能提供許多有用的信息，諸如：應(yīng)力分布、表面檢測效果和裂縫增長預(yù)測信息。它可以確定已給正確的、詳細(xì)的材料特性以及依賴