短纤维增强复合材料进气歧管的爆破试验 S. Curioni、T. Lanzellotto、G. Minak、A. Zucchelli、D. A. Caridi DIEM Alma Mater Studiorum – Università di Bologna Viale Risorgimento 2, 40136 Bologna Magneti Marelli Powertrain S.P.A.Via del Timavo 33, 40136 Bologna 电子邮件:tommaso.lanzellotto@unibo.it 摘要 考虑了由短玻璃纤维增强塑料制成的汽油发动机进气歧管,并研究了其在爆破试验过程中的机械行为。这项研究的目的是研究由于制造工艺而导致的材料各向异性和振动焊接参数过程对整体部件阻力的影响。关键词:短纤维复合材料,爆破试验,失效分析 引言 汽车行业对低密度材料的需求很高,因为发动机小型化、节能和降低成本的政策。复合材料具有这种特性,同时确保良好的机械强度和足够的耐久性;此外,它们还能显著降低噪音和吸收振动。这些材料取代了许多部件中的金属(特别是铝),例如进气歧管、空气滤清器外壳、正时齿轮和散热器风扇。特别是在进气应用中,通过更光滑的进气歧管内表面来提高性能。事实上,很容易获得低粗糙度值(通过模具抛光从 Ra 5 到 Ra 1.6 再到 0.4)(图 1a-b)。所研究的部件是汽车发动机中使用的进气歧管 (AIM)。其主要作用是将空气输送到发动机气缸中,以实现最佳燃烧。具体来说,AIM 功能包括更换每个气缸中的工作流体、用过滤空气填充以及减少在重新填充和排放阶段由压力波引起的噪音。组件设计的关键问题是重量轻、机械强度足够、耐用性和尽可能减小的整体尺寸 [1]。AIM 制造的传统解决方案基于铝合金铸造;然而,
HyImpulse 及其合作伙伴 Adamant Composites 在开创性的无内衬 CFRP 氧气罐的静水爆破试验中取得成功 [2023 年 2 月,德国科赫尔河畔诺伊恩施塔特] – HyImpulse Technologies 与希腊先进复合材料制造商 Adamant Composites 合作,自豪地宣布成功完成了开创性的无内衬碳纤维增强聚合物 (CFRP) 液氧 (LOX) 罐的静水爆破试验。这标志着 HyImpulse 轨道小型发射器 SL1 开发的一个重要里程碑。静水爆破试验是任何压力容器开发的关键步骤,用于确保罐在极端条件下的安全性和可靠性。该测试使罐承受的压力远远超出正常运行时预期的压力,以识别任何潜在的弱点或故障点。无内衬 CFRP LOX 罐以优异的成绩通过了测试,证明了其能够承受远远超出其预期用途极限的压力。这是 HyImpulse 和 Adamant Composites 团队取得的一项重大成就,因为无内衬 CFRP 储罐在欧洲的太空应用中相对较新,尚未经过广泛测试。“我们对这次测试的结果感到非常兴奋,”HyImpulse 首席执行官 Mario Kobald 表示。“在我们的 LOX 储罐中使用无内衬 CFRP 显著提高了我们的性能,并减轻了重量和成本。这次成功的测试使我们距离将这项创新技术应用于 SL1 并彻底改变航天发射行业又近了一步。”“我们相信,彻底改变进入太空的方式需要彻底改变复合材料结构的设计和制造方式,”Adamant Composites 首席执行官 Antonios Vavouliotis 表示。“独特的全复合材料设计可节省 30% 的质量,而机器人启发的生产过程可将周期时间缩短 50%,成本降低 25%。”