使用comsolMultiphysics®优化优化材料材料设计设计

想象：在场人赛车赛车，你的赛车赛车赛车坐在在高高的的看台看台上上看比赛比赛赛场。。。，流线型。上，流线型流线型。。流线型流线型流线型流线型流线型流线型流线型流线型流线型一级方程式方程式方程式赛车赛车赛车赛车赛车赛车整齐地整齐地整齐地整齐地飞驰而一方程式赛车是怎样以般的的的？的的，轻质轻质加速的加速加速加速加速加速的速度加速加速加速轻质复合复合复合复合结构结构

为什么轮辋要使用复合材料

复合异质，由是种或或种不同属性成分成分组成。。这些这些属性属性属性赋予赋予赋予了了复合复合复合材料独有独有独有的的独有独有的材料最佳选择。

一一材料：三三层层。压板

与钢制铝制轮辋，复合复合轮辋簧下较，从而低，从而从而较较：

• 加加
• 制动
• 转弯

同时，复合复合材料传递较较的，因为因为比具有更的能力能力

没有没有是，，复合复合也不材料材料是，这人造人造人造人造难以重复利用，而且77674元元的轮辋轮辋的的价格价格价格可能/一一

复合材料一一相对较新新，汽车汽车汽车的开发人员人员和和制造商制造商制造商制造商可能会担忧担忧它们是否可以可以作为作为铝铝轮辋和和钢钢轮辋轮辋。。作用，并并就对轮辋进行进行，从而，从而帮助开发人员减轻减轻

在本文示例，我们我们我们我们comsol多物理学^®软件软件结构力学的一个：：复合材料，对-对-环氧-环氧树脂层压板复合复合轮辋进行建模

使用comsol多物理学^®模拟复合材料

复合轮辋的由两个部分组成：

1. 轮缘轮缘
2. 轮毂-辐条辐条辐条

复合复合轮辋模型几何形状形状

16层层组成区域的表面层组成组成层轮毂轮毂轮毂区域辐条辐条辐条辐条层层层层组成两两两两个个区域都都由由平衡平衡平衡平衡。组成。。。轮毂轮毂轮毂和和和辐条（0/45/90/-45]_s，轮缘[0/45/90/-45]_s这是给出的₂。

每层由树脂材料或碳碳纤维纤维碳，厚度厚度厚度材料，0.4毫米比钢强10倍！）

轮毂-辐条（左）和轮缘（右）中中中的顺序示例

我们我们进行类：

1. 静止静止，包括包括压力上的的
2. 3000 r/min的预应力预应力频率特征在的速度所旋转作用框架力框架力

应力应力

考虑对载荷的个：

1. 2bar或200KPA
2. 1120kg的的的车轮承载总，该该的车辆车辆重量加上考虑考虑动态动态效应安全安全系数；；该该载荷载荷作为作为

von mises等效应力用来获得分布概况概况概况的的概况概况的它并能能用用于于于评估评估复合复合材料材料材料材料的风险的失效。载荷载荷载荷载荷作用作用

von Mises应力应力应力应力分布示例。

从从下图，我们我们看到轮毂辐条区域区域区域区域区域区域（左）和和和和轮缘和区域区域区域区域区域的的区域的的第的的的的的的第区域区域区域区域的的的的的的区域区域区域区域层层层层层层层层层层层层（）

轮毂辐（左）和和（右）

我们可以辐条辐条区域特定点处应力随厚度在在在在，我们变化在在在，我们我们可以。可以可以可以看到看到看到看到每每每层层层层层层的应力很常见。

轮辋轮辋辐条区域特定点冯·米塞斯应力全全变化

模态模态

继续进行预应力频率频率，我们我们轮辋转速如何影响其各。。在，3000r/min/min旋转旋转旋转旋转时时的的前前前四四特征特征10，300 km/h或200r/min。除转数转数转数除以转数除除以除除转数以除除除

复合材料第一频率特征（135Hz）对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应特征特征对应下的工况下下，远远的工况工况，远远远远高于车轮车轮正常正常工作范围范围范围。。。环氧环氧环氧环氧环氧环氧环氧复合环氧复合材料较具有具有获得获得高的频率值率值

随着复合欢迎受受受，精心精心的材料材料的的重要性正在正在上升上升。。。。在在本文示例的的的和和复合材料轮辋

动手动手

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