簡單地介紹了復(fù)合材料及其在F1賽車運(yùn)動(dòng)中使用和發(fā)展的歷史;然后對Fl賽車中的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造過程進(jìn)行了分析,并特別關(guān)注其能量吸收性能,因?yàn)樗鼘μ岣逨1賽車的安全記錄做出了很大貢獻(xiàn)。
一般將復(fù)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(zhǔn)確地說,每種材料有合適的質(zhì)量比例,一般認(rèn)為要大于5%。這種材料通常被認(rèn)為是“人造材料”以和天然材料相比較。從微觀角度來看,復(fù)合材料擁有化學(xué)性質(zhì)各異的兩相——被特定的界面分隔,界面對復(fù)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(fù)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(qiáng)質(zhì),通常增強(qiáng)質(zhì)遠(yuǎn)比基質(zhì)硬和堅(jiān)固。需要指出的是,復(fù)合材料的實(shí)際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度小好幾個(gè)數(shù)量級,主要是因?yàn)樵鰪?qiáng)質(zhì)材料本身固有的缺陷分布。對強(qiáng)度起關(guān)鍵作用是垂直于外部負(fù)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(qiáng)度和硬度,因?yàn)樵谠摲较蛏铣霈F(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(yīng)用中,纖維必須與基質(zhì)材料復(fù)合?;|(zhì)起到粘接,傳遞負(fù)載,保護(hù)纖維的作用。按增強(qiáng)質(zhì)材料的特點(diǎn),復(fù)合材料又可以分為長纖維增強(qiáng)和短纖維增強(qiáng)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(yùn)動(dòng)中絕大多數(shù)使用熱固型樹脂,特別是環(huán)氧樹脂。“預(yù)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(qiáng)度的復(fù)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(fù)雜的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
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