應(yīng)用復(fù)合材料前輪轂提高太陽能車輛的能源效率

輕型復(fù)合材料可以提高車輛的能源效率。所以本文主要研究太陽能賽車的前輪轂。應(yīng)用復(fù)合材料碳纖維或玄武巖纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP和BFRP）代替鋁來制造這種關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，達(dá)到輕量化的目的。采用靜態(tài)有限元法進(jìn)行分析。通過靜態(tài)分析來評價輪轂的機(jī)械響應(yīng)。輪轂被建模為厚度為5mm的殼體結(jié)構(gòu)。在垂直軸上施加2kN的負(fù)載來模擬車身、電池組和4名乘客的質(zhì)量在單個輪子上的靜載荷效應(yīng)。同時考慮了路面的不平度。

本文選取3種不同的材料來制作前輪輪轂，第1種材料為鋁合金6151-T6；第2種材料為碳纖維復(fù)合材料；第3種材料為玄武巖纖維增強(qiáng)聚合物。

從有限元法的分析結(jié)果來看，無論是什么材料，輪轂均可以有效地承載所需要的質(zhì)量。如果選用碳纖維復(fù)合材料，與使用鋁制的輪轂相比，可以減少一半能源的消耗，電池容量的經(jīng)濟(jì)性為1.02%。由于太陽能汽車主要用于賽車，所以從車輛各個方面預(yù)先考慮的是能源的節(jié)約問題。對于玄武巖纖維聚合物，與鋁制的輪轂相比，可以減輕車輛的質(zhì)量。在節(jié)能方面比鋁更加有優(yōu)勢。但是節(jié)能效果與碳纖維復(fù)合材料相比要差。所以使用碳纖維復(fù)合材料制成的輪轂可以使太陽能車輛的能源效率達(dá)到最高。

刊名：Springer International Publishing（英）

刊期：2017年第68期

作者：Felipe Vannucchi de Camargo et al

編譯：野晨晨