应用复合材料前轮毂提高太阳能车辆的能源效率

应用复合材料前轮毂提高太阳能车辆的能源效率

轻型复合材料可以提高车辆的能源效率。所以本文主要研究太阳能赛车的前轮毂。应用复合材料碳纤维或玄武岩纤维增强聚合物（CFRP和BFRP）代替铝来制造这种关键结构部件，达到轻量化的目的。采用静态有限元法进行分析。通过静态分析来评价轮毂的机械响应。轮毂被建模为厚度为5mm的壳体结构。在垂直轴上施加2kN的负载来模拟车身、电池组和4名乘客的质量在单个轮子上的静载荷效应。同时考虑了路面的不平度。

本文选取3种不同的材料来制作前轮轮毂，第1种材料为铝合金6151-T6；第2种材料为碳纤维复合材料；第3种材料为玄武岩纤维增强聚合物。

从有限元法的分析结果来看，无论是什么材料，轮毂均可以有效地承载所需要的质量。如果选用碳纤维复合材料，与使用铝制的轮毂相比，可以减少一半能源的消耗，电池容量的经济性为1.02%。由于太阳能汽车主要用于赛车，所以从车辆各个方面预先考虑的是能源的节约问题。对于玄武岩纤维聚合物，与铝制的轮毂相比，可以减轻车辆的质量。在节能方面比铝更加有优势。但是节能效果与碳纤维复合材料相比要差。所以使用碳纤维复合材料制成的轮毂可以使太阳能车辆的能源效率达到最高。

刊名：Springer International Publishing（英）

刊期：2017年第68期

作者：Felipe Vannucchi de Camargo et al

编译：野晨晨