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碳纖維復合材料自行車發(fā)展優(yōu)勢
發(fā)布: 2017-10-16 14:39:32 編輯: 瀏覽:

 自行車材料的優(yōu)越程度要從材料的密度、強度、彈性模量和耐腐蝕等幾個方面綜合考慮。

    鋼材作為自行車最久的材料,他擁有很好的彈性,成本較低,但由于密度大,易生銹,易疲勞。鋁合金是目前市場上使用普遍的材料,他的重量輕,不會生銹,但彈性太差,容易疲勞,騎行的舒適感不好。鎂合金的密度比鋁合金要小,基本性能和鋁合金差不多。鈦合金的耐疲勞性比其他金屬材料好,但價格高,比重卻沒有優(yōu)勢。而碳纖維復合材料強度高、彈性好、密度輕、耐腐蝕,由碳纖維復合材料生產(chǎn)的自行車具有以下各方面的特點:

    1、有效降低了自行車的總重量

    碳纖維樹脂基復合材料的密度一般只有1.6。只是鋼的五分之一,與鋁材相比,可以減重40%左右。自行車行業(yè)內(nèi)有這樣一種說法,重量減輕1g,價格可提高1美元。一輛碳纖維復合材料自行車車架比鋁合金車架輕四分之一。重量輕可以降低體能損耗從而提高騎行速度。

    2、車身的總體剛性高

    剛度好的車架有利于驅(qū)動力的轉(zhuǎn)換,提高了自行車的操縱性能。碳纖維復合材料自行車的結(jié)構(gòu)堅固,不容易變形。實踐證明,其車架剛性不低于珞鉬鋼車架。

    3、良好的抗震性

    結(jié)構(gòu)的自振頻率不僅結(jié)構(gòu)外形有關(guān),還與材料的比模量平方成正比,高的自振頻率能夠避免了工作狀態(tài)下共振引起的早期破損。據(jù)報道,對形狀與尺寸相同的車架進行試驗表明,鋁合金車架需要9秒才能停止的振動,自振頻率極高的碳纖維復合材料只需要2.5秒就可以停止,復合材料良好的阻尼性減輕了自行車的顛簸,提高了乘騎的舒適性。

    4、安全性好

    碳纖維復合材料中的基體是以連續(xù)相形式包圍著獨立存在的碳纖維,構(gòu)成一種動態(tài)不確定

    體系,當材料受到?jīng)_撞時,當其中少量纖維發(fā)生斷裂,載荷將會迅速重新分配到未斷裂的纖維上,這樣結(jié)構(gòu)還能繼續(xù)承載,使騎乘的安全性大大提高了。一般金屬材料的疲勞破壞是很難觀察到明顯的征兆,其破壞往往是突發(fā)性破壞,而碳纖維復合材料車架具有非常好的抗疲勞性,而且破壞之前能夠觀察到明顯的征兆。研究表明,碳纖維復合材料車架耐沖撞試驗可超過百萬次。

    5、增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度

    碳纖維復合材料具有各向異性的特點,可以利用復合材料這一特點,根據(jù)自行車在行駛時受載的方向和大小來排列和鋪放纖維。復合材料制造的靈活性,有利于設(shè)計出各種造型的結(jié)構(gòu)。如可按空氣動力學原理設(shè)計出流線型自行車,美觀而實用,容易實現(xiàn)最佳性價比。

    6、良好的耐銹蝕性能

    高分子材料耐酸、耐堿、耐工業(yè)大氣的性能良好,因此碳纖維復合材料制成的自行車架有著

    極好的耐酸堿腐蝕性能。

    目前國內(nèi)碳纖維行業(yè)的不足

    盡管近年來國內(nèi)在碳纖維復合材料技術(shù)上取得了長足的發(fā)展,但與國外復合材料技術(shù)發(fā)展與規(guī);瘧梅矫孢存在很大差距,具體分析如下:

    1、需求牽引不足。由于市場缺乏消費動力,政策配套還未健全,制造商并未從碳纖維制造高投入中獲得高收益,嚴重制約了生產(chǎn)積極性,難以實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

    2、碳纖維方面的差距。雖然近年來我國碳纖維產(chǎn)能快速放大,但差距依然存在。與國外相比,國產(chǎn)原絲大多雜質(zhì)含量高、質(zhì)量不夠穩(wěn)定、離散系數(shù)大,成本還需進一步降低。

    3、復合材料制造技術(shù)差距。滿足快節(jié)拍低成本制造的相關(guān)材料和自動化裝備滯后。目前國內(nèi)已經(jīng)有滿足低成本要求的碳纖維材料、快速制造的樹脂材料和配套工藝材料。國內(nèi)相關(guān)材料雖然也在研發(fā),但尚未形成標準和實現(xiàn)工業(yè)應用。

    4、設(shè)計開發(fā)和試驗技術(shù)落后,能力不足。目前,復合材料設(shè)計軟件均來自于國外,覆蓋復合材料設(shè)計、工藝仿真、力學性能分析的系列仿真軟件。既懂制造又懂復材設(shè)計的人才稀缺,這些方面都需要在后續(xù)研發(fā)和應用中逐步積累和完善。

    5、復合材料維修技術(shù)尚未全面開始研究;赩AT技術(shù)的修補材料及修復補強技術(shù)需要進一步推廣。

    6、工業(yè)化的復合材料回收再利用技術(shù)還不成熟,尚未形成一條完整的復合材料回收利用產(chǎn)業(yè)鏈,需盡快開展碳纖維復合材料廢品的循環(huán)利用技術(shù)的研發(fā)工作,提高碳纖維產(chǎn)品的利用效率。

  

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