外文翻译-汽车复合材料悬架摆臂的实验分析__中文.doc

外文翻译 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 汽车复合材料悬架摆臂的实验分析 M.PINFOLD 和 G.CALVERT (University of Warwick / Rover Group Gaydon,UK ) 陈中 译 摘要：减轻汽车自重和简化零件能获得应用,罗孚公司开始研究复合材料零件的设计与制造。在大规模的汽车工业中，从设计到制造的各个环节中，较多的是针对钢件,对于复合材料零件尚未有很好的研究。复合材料的基本研究方法已经出现，其中最重要的是有限元技术，同样可以通过对原型的光弹性分析和应变测量模式及传统应变检测来提高效果。这些少量的工作已经可以把结果联系起来，这些结果中包含了不同的测试方法，并且采用了基于实际结果的测试手段来加以比较。这篇文章阐述了一些关于汽车悬架臂的分析与测试。应用三种不同的分析技术得到的结果，与实验测试进行比较，并对它们的准确性进行了讨论。 关键词：汽车的悬架摆臂、应力分析、有限元分析、光弹性分析、SPATE、应变测量、模压塑料板材 Sol和dewilde 1 阐述过复合材料已经迅速地成为一种结构材料。原因……是复合材料具有高强度和高硬度，这些性质可以降低结构的重量……也许复合材料最重要的特征是它们的力学性质可以“配置的”，以此来满足特殊的要求。然而，约翰逊等2说明了在复合材料在用于轿车和卡车之前，它的设计、分析和制造技术仍需要重点的开发和成功的论证。 复合材料不得不在工程领域与钢材相竞争。在汽车工业中需要有相关的部门来转换某些技术就像华威大学的先进技术中心，该中心拥有材料学家、汽车工程师，他们致力于研究复合材料以此来替代像钢这种传统材料，这就要求汽车设计者需要充分掌握材料的强度和局限性。只有这样他们才能在概念设计阶段从众多的可选方案中选择其一。对于这些问题需要汽车工程师们在设计、测试以及零部件的制造当中掌握复合材料的性质，及其多种分析方法。例如：有限元分析、SPATE和光弹性分析。这些分析方法在复合组合体的设计与开发中得到应用。 这样少量的工作似乎完成了研究过程，但这些结果是否包括：通过各种分析方法找出相互见的关系或者通过测试实际的组合体得到实际的实验结果。为了研究用复合式组合体表示的汽车下悬架臂，采取了不同的分析方法，从而找出这些方法的适用范围及其相互关系。这个复合组合体在现实受载情况下通过三种方法分析，而且实验的结果中包含了应变测量。 Anti-Roll Bar Mounting (防侧倾稳定杆连接) Ball Joint Housing (球铰窝) Body Mounts (车身安装连接) 图1.组合式悬架臂 设计 原先的钢制下悬架臂由9块组件焊接在一起的,然而重新设计的复合材料组件 如图1.它是一个独立的模压零件,用来制造悬架臂的材料是模压塑料板材材料它是聚酯树脂粘合剂加上30%含量的不规则排列的短玻璃纤维,以及碳酸钙填料。钢制悬架臂质量为2.53千克，然而重新设计的用模压塑料板材材料制成的悬架臂，就算把衬套和球节的质量加到一起总质量也不过为1.5千克。组合悬架臂材料的性质在这些分析中可以得出，测试在罗孚材料实验室已完成，得出如下的选择：杨氏模量=10.5Gpa ，泊松比=0.26 ，密度=1.8×10-6 kg/mm-3. 实验技术 先前承担实验分析的是一种实际的工程零件。当采用模压塑料板材时，最初的一些有效工作需要有足够的技术条件来支撑。因此，平板、横杆和圆盘由模压塑料板材制成时，那么要在设计部件工作之前就要加载各种不同的条件来分析它们。 大部分有效的测试要通过应变测量及其有限元分析。尽管模压塑料板材不是一种均质材料，它在生产工艺中由一些纤维定位，但为了分析这种材料我们要假设它是均质材料。同样，用模压塑料板材制成的悬架臂已经被离散化，主要的纤维分布在加强肋处，分析实验结果之间的联系会发现这个假设是可行的。 应变测量 在着手做实验测试任务之前，复合组件是由它的橡胶安装衬套安装在一个相对坚固的结构上。由于很难考虑到各种条件在做实验时要假设处于最坏的情况下，最坏的情况是在加载“pot-hole制动”时。这个实验是试图模拟汽车以30mph的速度突然进入此状态，此时制动器完全处于冲击点上。这个时候的合力和横向载荷的计算是以汽车的重量和速度来测算的。全部的pot-hole加载是不可能完全作用于零件的，还有由于pot-hole加载的应用以及结果的换算，这会导致作用在同一方向上的载荷减少。在全部pot-hol