簡單地介紹了復合材料及其在F1賽車運動中使用和發(fā)展的歷史;然后對Fl賽車中的復合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造過程進行了分析,并特別關(guān)注其能量吸收性能,因為它對提高F1賽車的安全記錄做出了很大貢獻。
一般將復合材料定義為“由兩種或以上的材料構(gòu)成,其主要性能和構(gòu)成它的每種材料顯著的不同”llJ。準確地說,每種材料有合適的質(zhì)量比例,一般認為要大于5%。這種材料通常被認為是“人造材料”以和天然材料相比較。從微觀角度來看,復合材料擁有化學性質(zhì)各異的兩相——被特定的界面分隔,界面對復合材料的主要性能有決定性的影響。其中的連續(xù)相被叫做基質(zhì)。一般說來,通過引入另一成分,基質(zhì)的性能得到很大的改善。復合材料可以是金屬,陶瓷或聚合物基質(zhì)。另一相被稱為增強質(zhì),通常增強質(zhì)遠比基質(zhì)硬和堅固。需要指出的是,復合材料的實際強度比理論強度小好幾個數(shù)量級,主要是因為增強質(zhì)材料本身固有的缺陷分布。對強度起關(guān)鍵作用是垂直于外部負載的開裂,而纖維和片狀材料沿長度方向也表現(xiàn)出很高的強度和硬度,因為在該方向上出現(xiàn)大缺陷的幾率小,所以纖維容易承受張力而不能承受壓力。工程應用中,纖維必須與基質(zhì)材料復合?;|(zhì)起到粘接,傳遞負載,保護纖維的作用。按增強質(zhì)材料的特點,復合材料又可以分為長纖維增強和短纖維增強材料,聚合物通常被用做基質(zhì)。
由于分子結(jié)構(gòu)不同,這些聚合物分為熱固型和熱塑型樹脂兩類,F(xiàn)l賽車運動中絕大多數(shù)使用熱固型樹脂,特別是環(huán)氧樹脂。“預浸漬料”是將大塊的無方向的或編織的纖維浸泡在樹脂中,然后將它們連續(xù)逐層堆積,再在一定溫度、壓力下固化。薄的高強度的復合材料外層和又厚又輕的蜂窩狀的內(nèi)核粘在一起構(gòu)成所謂的“三明治結(jié)構(gòu)”來構(gòu)筑復雜的復合材料結(jié)構(gòu)。
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