應用復合材料前輪轂提高太陽能車輛的能源效率

應用復合材料前輪轂提高太陽能車輛的能源效率

輕型復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。應用復合材料碳纖維或玄武巖纖維增強聚合物（CFRP和BFRP）代替鋁來制造這種關鍵結構部件，達到輕量化的目的。采用靜態(tài)有限元法進行分析。通過靜態(tài)分析來評價輪轂的機械響應。輪轂被建模為厚度為5mm的殼體結構。在垂直軸上施加2kN的負載來模擬車身、電池組和4名乘客的質量在單個輪子上的靜載荷效應。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種材料為碳纖維復合材料；第3種材料為玄武巖纖維增強聚合物。

從有限元法的分析結果來看，無論是什么材料，輪轂均可以有效地承載所需要的質量。如果選用碳纖維復合材料，與使用鋁制的輪轂相比，可以減少一半能源的消耗，電池容量的經濟性為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)能效果與碳纖維復合材料相比要差。所以使用碳纖維復合材料制成的輪轂可以使太陽能車輛的能源效率達到最高。

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