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玻璃钢／复合材料 2017年第9期 52-57页

作者：洪涛胡业发谭建刘灿朱勇武汉理工大学机电工程学院武汉430070 上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心柳州545000

建立了碳纤维传动轴刚度不平衡胶接接头的有限元模型,对扭转载荷下刚度不平衡胶接接头的失效行为进行分析,预测了胶接接头的失效扭矩和失效模式,并进行扭转实验证明有限元分析方法的有效性,最后研究了被粘物剪切模量比和壁厚比对刚度不... 详细信息

建立了碳纤维传动轴刚度不平衡胶接接头的有限元模型,对扭转载荷下刚度不平衡胶接接头的失效行为进行分析,预测了胶接接头的失效扭矩和失效模式,并进行扭转实验证明有限元分析方法的有效性,最后研究了被粘物剪切模量比和壁厚比对刚度不平衡胶接接头失效行为的影响,为工程上碳纤维传动轴胶接接头的设计提供了参考。

关键词：碳纤维传动轴胶接接头刚度不平衡失效行为

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碳纤维传动轴胶接胶层应力均匀化分析

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玻璃钢／复合材料 2017年第4期 75-79页

作者：王晓光任庆张锦光武汉理工大学机电工程学院武汉430070

碳纤维传动轴胶接联接在传递载荷时,会出现端部胶层应力大、中间应力小的现象,这种现象会使胶接接头的胶层首先从端部破坏,影响联接性能。从应变角度阐述胶接胶层应力曲线规律,说明了影响胶层应力分布的因素有胶层内、外周向变形量和胶... 详细信息

碳纤维传动轴胶接联接在传递载荷时,会出现端部胶层应力大、中间应力小的现象,这种现象会使胶接接头的胶层首先从端部破坏,影响联接性能。从应变角度阐述胶接胶层应力曲线规律,说明了影响胶层应力分布的因素有胶层内、外周向变形量和胶层厚度,提出几种胶接胶层应力均匀化方法,并用有限元分析方法进行了验证。结果表明:(1)增加胶层厚度可以使胶层应力均匀化,但均匀化程度不明显,且在工程中会增加胶层缺陷;(2)采用变胶层厚度的鼓形结构胶接能够使胶层应力均匀化明显,最后指出影响鼓形胶接胶层应力均匀化的因素有变厚度胶层长度L、胶层的最大厚度H。

关键词：碳纤维传动轴胶层应力均匀化鼓形胶接

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碳纤维传动轴可行性研究

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汽车零部件 2020年第7期 56-58页

作者：战敏陈强王敷玟广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东广州511434

结合某四驱SUV提出一种轻量化碳纤维传动轴,通过对铺层数量以及缠绕角度的设计得出碳纤维传动轴方案并制作样件。通过对比碳纤维传动轴仿真模态与实测模态的差异,得到传动轴总成仿真模态与实测模态差异高达34%,差异显著。进而实测了碳... 详细信息

结合某四驱SUV提出一种轻量化碳纤维传动轴,通过对铺层数量以及缠绕角度的设计得出碳纤维传动轴方案并制作样件。通过对比碳纤维传动轴仿真模态与实测模态的差异,得到传动轴总成仿真模态与实测模态差异高达34%,差异显著。进而实测了碳纤维传动轴对整车NVH性能的影响,结果表明:碳纤维传动轴由于模态偏低,会导致整车低频共振问题。最后评估了国内碳纤维传动轴在乘用车上应用的可行性。

关键词：碳纤维传动轴模态差异整车NVH性能可行性

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车用复合材料传动轴研究

车用复合材料传动轴研究

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作者：邹准东华大学

学位级别：硕士

本文采用经典层合板理论和有限元方法,设计和制备了一种用于动力传输的复合材料传动轴,以期代替传统的钢材车用传动轴。首先,确立了复合材料的树脂体系配方和固化制度。选用E-56环氧树脂、甲基六氢苯酐作为固化剂、聚乙二醇缩水甘油醚... 详细信息

本文采用经典层合板理论和有限元方法,设计和制备了一种用于动力传输的复合材料传动轴,以期代替传统的钢材车用传动轴。首先,确立了复合材料的树脂体系配方和固化制度。选用E-56环氧树脂、甲基六氢苯酐作为固化剂、聚乙二醇缩水甘油醚作为增韧剂、DMP-30作为促进剂,系统研究了碳纤维湿法缠绕工艺用中温环氧树脂固化体系。研究了增韧剂用量对环氧树脂体系粘度的影响,30℃时,增韧剂添加量从0%增加到30%时,E-56环氧树脂的粘度从4795mPa·s下降为589 mPa.s。采用非等温DSC法研究了环氧树脂体系固化反应动力学,Kissinger方程计算的固化反应表观活化能为62.60 kJ/mol,而Ozawa方程计算的固化反应活化能为68.36 kJ/mol,两者计算结果相近,验证了Kissinger方程和Ozawa方程的准确性。固化反应级数为0.9106,说明该固化反应为复杂反应。体系凝胶时间为106.77℃、固化温度为134.25℃、后处理温度为155.91℃,而80℃时,反应速率只有0.003,120℃时,反应速率达到0.03,最终选择80℃/2h+120℃/4h+80℃/1h作为环氧树脂固化制度。设计了浇铸体模具以及6种不同配方,对环氧树脂浇铸体力学性能进行研究。最终确定固化剂用量85%、增韧剂用量15%、促进剂用量1%的配方作为缠绕用环氧树脂配方,此配方浇铸体的弯曲强度达到94.67MPa,冲击强度达到2.34KJ/m2。然后,采用经典层合板理论以及有限元方法,对复合材料传动轴进行铺层设计,研究不同铺层角度、铺层厚度以及铺层顺序对于传动轴性能的影响。经典层合板理论表明,增加0度铺层,可以增加复合材料传动轴的轴向模量,从而提高其固有频率;增加45度铺层,能提高复合材料传动轴的扭矩;增加90度铺层,能够使复合材料传动轴铺层更密实以及增加摩擦,可以能够提高扭转屈服力。非对称铺层下,铺层顺序对复合材料传动轴性能有影响;对称铺层下,铺层顺序对复合材料传动轴性能没有影响。而有限元仿真模拟表明,铺层顺序对频率没有影响,而对扭转屈服力有一定的影响。屈曲分析中,复合材料传动轴两端的Mises应力较大,分布面积较小,极容易产生破坏;中间靠近两端部位Mises应力次之,作用面积大;中间部位Mises应力最小。最后,以环氧树脂体系、T700碳纤维为原料,设计了6种不同铺层,采用纤维缠绕工艺,制备了内径30mm、壁厚2mm,长710mm的碳纤维传动轴,设计专门夹头并组装,进行扭矩测试。扭转测试表明,5号铺层[90/15/-15/15/-15/-45/45/-45/45/90]的碳纤维传动轴的扭矩最大,达到551Nm。扭转试验表明,在铺层角度比例完全相同的情况下,不同铺层顺序影响着碳纤维传动轴的扭矩。碳纤维传动轴扭断后,碳纤维分层断裂,变成一束束的碳纤维,具有很高的安全性。

关键词：碳纤维传动轴环氧树脂铺层设计有限元法

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重载无人机用碳纤维管铺层方式与连接性能研究

重载无人机用碳纤维管铺层方式与连接性能研究

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作者：刘奎良沈阳工业大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料是近几年兴起的新型材料,与金属轴相比,碳纤维传动轴具有重量轻、比强度高、耐久性强以及抗疲劳强度优异的特点,广泛地应用于汽车、航空等多个领域。本文的目的就是设计出一种适合重载无人机用的碳纤维传动轴,使得它可以... 详细信息

碳纤维复合材料是近几年兴起的新型材料,与金属轴相比,碳纤维传动轴具有重量轻、比强度高、耐久性强以及抗疲劳强度优异的特点,广泛地应用于汽车、航空等多个领域。本文的目的就是设计出一种适合重载无人机用的碳纤维传动轴,使得它可以大幅度提高重载无人机的性能和强度。本文详细分析了一种应用于油动重载无人机传动系统中的碳纤维传动轴。介绍了重载无人机传动系统的结构,将金属材料与碳纤维复合材料在超景深显微镜下放大,比较了两者间结构的差别,证明了选用碳纤维作为传动轴材料的优越性;对碳纤维传动轴的接头搭接、销孔位置、销孔大小进行理论计算,经由正交实验确定了最优的连接结构;对复合材料的力学性能的研究,根据碳纤维传动轴的铺设角度、铺设顺序、铺设厚度,按照铺层定向原则设计了四种铺层方案;在UG三维制图软件和ANSYS有限元软件中,分别将金属轴头、轴套、碳纤维传动轴进行建模、装配,把已装配好的模型进行静力学分析,结合复合材料最大应力准则、蔡-吴失效准则等失效准则进行失效分析;得出一个最适合重载无人机用的碳纤维传动轴铺层方案。按所设计的铺层方案以湿法缠绕的方式制作碳纤维管。再按照所选连接方式连接后进行了扭转强度试验,施加扭转力后,观察扭转角随着扭矩的变化以及所制作碳纤维管是否发生破坏,并分析了所选择碳纤维传动轴的铺层方案是否符合强度要求。实验结果表明了,合理的连接方式可以有效地提高碳纤维传动轴的连接强度,对碳纤维传动轴的铺层顺序加以优化和改进,制作出的碳纤维传动轴完全符合重载无人机的性能要求和强度要求。

关键词：碳纤维传动轴铺层设计正交实验设计有限元分析

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