约束结构对连续玻璃纤维增强聚氨酯复合材料板簧性能的影响

复合材料科学与工程 ›› 2020, Vol. 0 ›› Issue (10): 82-87.

约束结构对连续玻璃纤维增强聚氨酯复合材料板簧性能的影响

李波¹, 张民爱^1*, 杨建¹, 王钧²

1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广州511434;
2.武汉理工大学,武汉430070

收稿日期:2020-06-09 出版日期:2020-10-28 发布日期:2020-10-28
通讯作者: 张民爱(1991-),男,博士,工程师,主要从事汽车材料设计与应用方面的研究,zhangminai@gacrndcom。
作者简介:李波(1985-),男,硕士,工程师,主要从事汽车材料设计与应用方面的研究。

INFLUENCE OF CONFINEMENT STRUCTURE ON PROPERTIES OF CONTINUOUS GLASS FIBER REINFORCED POLYURETHANE COMPOSITE LEAF SPRINGS

LI Bo¹, ZHANG Min-ai^1*, YANG Jian¹, WANG Jun²

1. The Research and Development Center of Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou 511434, China;
2. Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2020-06-09 Online:2020-10-28 Published:2020-10-28

摘要/Abstract

摘要： 为了改善连续玻璃纤维增强聚氨酯(GF/PUR)复合材料作为弹性体的力学性能,采用真空树脂导入成型工艺制备了具有环向缠绕玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤维套管和两层玻璃纤维套管的复合材料板簧,对其弯曲模量、弯曲强度、疲劳性能以及阻尼性能进行了研究。结果表明:约束结构在一定程度上会降低复合材料板簧的弯曲模量和弯曲强度,但是其疲劳性能和阻尼性能明显提升。其中,纤维布带作为约束结构时,复合材料板簧综合性能较好,其弯曲模量为26201.16 MPa,弯曲强度为443.12 MPa,40%应力水平下循环次数达到2109,自振频率和损耗因子分别为215 Hz和0.071。

关键词: GF/PUR复合材料, 玻璃纤维, 约束结构, 力学性能

Abstract: In order to improve the mechanical properties of continuous glass fiber reinforced polyurethane (GF/PUR) composites as elastomers, the composite leaf springs with circumferential winding glass fiber yarn, glass fiber cloth, glass fiber bushing and two layers of glass fiber bushing were prepared by vacuum resin introduction molding process. The bending modulus, bending strength, fatigue property and damping property were studied. The results show that the restrained structure can reduce the bending modulus and strength of the composite spring to some extent, but its fatigue and damping properties are improved obviously. Among them, when the fiber cloth belt is used as the confinement structure, the composite leaf spring has better comprehensive performance, the bending modulus is 26201.16 MPa, the bending strength is 443.12 MPa, the cycle times of 40% stress level is 2109, and the natural frequency and loss factor are 215 Hz and 0.071, respectively.

Key words: GF/PUR composite, glass fiber, confinement structure, mechanical properties

中图分类号:

TB332

李波, 张民爱, 杨建, 王钧. 约束结构对连续玻璃纤维增强聚氨酯复合材料板簧性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(10): 82-87.

LI Bo, ZHANG Min-ai, YANG Jian, WANG Jun. INFLUENCE OF CONFINEMENT STRUCTURE ON PROPERTIES OF CONTINUOUS GLASS FIBER REINFORCED POLYURETHANE COMPOSITE LEAF SPRINGS[J]. Composites Science and Engineering, 2020, 0(10): 82-87.

参考文献

[1] SUJIT D, GRAZIANO D, UPADHYAYULA V K K, et al. Vehicle lightweighting energy use impacts in U.S. light-duty vehicle fleet[J]. Sustainable Materials and Technologies, 2016, 85-13.
[2] 宋燕利, 杨龙, 郭巍, 等. 面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 材料导报, 2016, 30(17): 16-25.
[3] 邢丽英, 包建文, 礼嵩明, 等. 先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战[J]. 复合材料学报, 2016, 33(7): 1327-1338.
[4] 张杰,李颖华. 我国聚氨酯行业弹性体市场发展现状[J]. 聚氨酯工业, 2019, 34(6): 1-5.
[5] REIS J M L, CHAVES F L, DA COSTA MATTOS H S. Tensile behaviour of glass fibre reinforced polyurethane at different strain rates[J]. Materials & Design, 2013, 49192-49196.
[6] 刘志, 张勇, 张彬, 等. 玻璃纤维/聚氨酯复合材料耐腐蚀和耐UV研究[J]. 聚氨酯工业, 2020, 35(1): 26-28.
[7] 王泽群, 刘凉冰, 张思彤, 等. 玻璃纤维增强聚氨酯复合材料性能的研究[J]. 特种橡胶制品, 2019, 40(1): 17-20.
[8] 张丽, 陈秋宇, 吴东阳, 等. 单向连续纤维增强聚氨酯复合材料拉挤成型的研究进展[J]. 化学推进剂与高分子材料, 2019, 17(3): 22-26.
[9] 肖云健, 黄姿禹, 辛朝波, 等. 电泳涂装对车用复合材料性能影响研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(11): 115-118.
[10] 刘小祥, 刘翼, 安珈璇, 等. 连续长玻璃纤维/聚氨酯复合材料的制备与力学性能[J]. 复合材料学报, 2019, 36(3): 617-623.
[11] 卢军凯, 王之冰. 连续玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的力学性能[J]. 工程塑料应用, 2017, 45(3): 31-35.
[12] 邹财勇, 孔令国, 李张增.复合材料锥形缠绕机构及控制系统设计[J]. 复合材料科学与工程, 2020(6): 105-108.
[13] 李建林, 周洲, 刘波, 等. 某型客车复合材料纵置板弹簧结构设计与试验研究[J]. 塑料工业, 2018, 46(7): 148-151.
[14] 蔡烨梦, 孙树凯. 玻璃纤维预浸料制备板簧模压成型工艺研究[J]. 合成纤维工业, 2018, 41(6): 31-35.
[15] 徐献忠, 候松发. 玻璃钢复合材料板弹簧的制作方法: CN 1820932A[P]. 2006-03-24.
[16] 朱波, 曹伟伟, 王永伟, 等. 一种缠绕强化复合材料汽车板簧及其制备方法: CN105172216A[P]. 2015-12-23.