鋼材作為自行車最久的材料,他擁有很好的彈性,成本較低,但由碳纖維於密度大,易生鏽,易疲勞。鋁合金是目前市場上使用普遍的材料,他的重量輕,不會生鏽,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的自行車具有以下各方面的特點:
碳纖維復合材料提升單車各方性能
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。自行車行業內有這樣一種說法,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
剛度好的車架有利於驅動力的轉換,提高了自行車的操縱性能。碳纖維復合材料自行車的結構堅固,不容易變形。實踐證明,其車架剛性不低於珞鉬鋼車架。
3、良好的抗震性
結構的自振頻率不僅結構外形有關,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下共振引起的早期破損。,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相形式包圍著獨立存在的碳纖維,構成一種動態不確定
體系,當材料受到衝撞時,當其中少量纖維發生斷裂,載荷將會迅速重新分配到未斷裂的纖維上,這樣結構還能繼續承載,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衝撞試驗可超過百萬次。
5、增加了結構設計的自由度
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,有利於設計出各種造型的結構。如可按空氣動力學原理設計出流線型自行車,美觀而實用,容易實現最佳性價比。
6、良好的耐鏽蝕性能
高分子材料耐酸、耐堿、耐工業大氣的性能良好,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。
目前國內碳纖維行業的不足
盡管近年來國內在碳纖維復合材料技術上取得了長足的發展,但與國外復合材料技術發展與規模化應用方面還存在很大差距,具體分析如下:
1、需求牽引不足。由於市場缺乏消費動力,政策配套還未健全,制造商並未從碳纖維制造高投入中獲得高收益,嚴重制約了生產積極性,難以實現大規模產業化。
2、碳纖維方面的差距。雖然近年來我國碳纖維產能快速放大,但差距依然存在。與國外相比,國產原絲大多雜質含量高、質量不夠穩定、離散系數大,成本還需進一步降低。
3、復合材料制造技術差距。滿足快節拍低成本制造的相關材料和自動化裝備滯後。目前國內已經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。國內相關材料雖然也在研發,但尚未形成 標准 和實現工業應用。
4、設計開發和試驗技術落後,能力不足。目前,復合材料設計軟件均來自於國外,覆蓋復合材料設計、工藝仿真、力學性能分析的系列仿真軟件。既懂制造又環氧樹脂建材懂 復材 設計的人才稀缺,這些方面都需要在後續研發和應用中逐步積累和完善。
5、復合材料維修技術尚未全面開始研究。基於VAT技術的修補材料及修復補強技術需要進一步推廣。
6、工業化的復合材料回收再利用技術還不成熟,尚未形成一條完整的復合材料回收利用產業鏈,需盡快開展碳纖維復合材料廢品的循環利用技術的研發工作,提高碳纖維產品的利用效率。
- Nov 01 Wed 2017 10:10
碳纖維復合材料對單車的影響
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