3D打印碳PEEK優(yōu)化汽車葉片彈簧實現(xiàn)良好舒適性
責(zé)任編輯:傳說的落葉 時間:2019-07-20 15:18
[導(dǎo)讀]近日,研究人員通過使用3D打印的碳PEEK,對道奇SUV車的板簧進行了對比研究。他們的發(fā)現(xiàn)概述發(fā)表在《基于3D打印碳PEEK的單葉片彈簧的設(shè)計優(yōu)化和有限元分析》中。
隨著科技日新月異的發(fā)展,3D打印材料被證明是汽車,航空航天和工業(yè)應(yīng)用中的重要材料。近日,研究人員通過使用3D打印的碳PEEK,對道奇SUV車的板簧進行了對比研究。他們的發(fā)現(xiàn)概述發(fā)表在《基于3D打印碳PEEK的單葉片彈簧的設(shè)計優(yōu)化和有限元分析》中。
(3D打印碳PEEK材料參數(shù))
板簧是一種簡單形式的彈簧,通常稱為“balestra”,通常用于汽車懸架。車輛必須具有良好的懸架系統(tǒng),以便實現(xiàn)良好的駕駛和人體舒適性。
在以前的研究中,主要目的是確定基于復(fù)合材料的板簧彈性應(yīng)變能和強度重量比與鋼相比。在這項研究中,旨在嘗試使用3D打印的碳PEEK材料開發(fā)板簧的過程中探索增材制造的可能性和能力,并分析各種參,例如:
● 長度
● 厚度
● 寬度
● 纖維取向
● 纖維直徑
● 纖維填充物的體積分數(shù)百分比
● 不同的負載條件
在本研究中,研究了碳PEEK的性質(zhì),例如拉伸強度,模量,密度和強度重量比。研究表明,與傳統(tǒng)鋼相比,碳PEEK在取向,強度,耐腐蝕性,良好的疲勞性和粘合性方面具有高彈性模量。
基于聚醚醚酮(PEEK)的聚合物復(fù)合材料具有通過3D打印的FFF(熔合長絲制造)技術(shù)可實現(xiàn)的性質(zhì)的受控組合,使得至少兩種不同的常規(guī)材料的組合是可能的。PEEK基質(zhì)材料由于其化學(xué) - 物理性質(zhì)和重量輕而在許多領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用。在汽車領(lǐng)域,PEEK復(fù)合材料使我們能夠滿足強度和重量減輕的需求。聚合物復(fù)合材料不會受到腐蝕并用作涂層以創(chuàng)建保護屏障。
(a)纖維取向-0°; (b)纖維取向-45°; (c)纖維取向-90°。
研究人員使用定制的3D打印機生產(chǎn)零件,配備底盤以防止過度振動,以及鍍鉻內(nèi)部配件。配備有感應(yīng)加熱器的可移動擠出機頭可以將噴嘴精確地定位在固定加熱床上,可以保持在250℃。機器印刷平臺表面是電鍍鋅并加熱至100℃。
在對零件進行分析時,研究人員還發(fā)現(xiàn)葉片的碳纖維在拉伸試驗中能拉伸,也證明了“零纖維取向”的有效性。
響應(yīng)面方法(RSM)和方差分析(ANOVA)使得能夠開發(fā)能夠預(yù)測撓曲和彎曲應(yīng)力的分析回歸模型。這些通過使用設(shè)計參數(shù)的各種組合獲得的有限元結(jié)果來驗證。關(guān)于預(yù)測模型的驗證,有限元和回歸分析結(jié)果的獲得結(jié)果顯示與FEA結(jié)果的良好一致性。未來的工作將展示動態(tài)分析及其在動態(tài)載荷條件下的板簧行為。
(a)ARGO機床上的標(biāo)準(zhǔn)試樣:(b)3D打印的CPEEK試樣。
(a)200μm的SEM顯微照片,(b)通過圖像片段分析評估45°的纖維。
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