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大學生方程式賽車(FSAE)是面向在校大學生的一項賽車競賽。近幾年國內這一賽事愈發成熟,國內車隊也取得很大的進步,很多國內高校(同濟大學,哈工大等)優秀的車隊出征日本賽德國賽並取得不錯的成績。日益成熟的賽事也向各大高校的車隊提出了更高的要求,像電車四電機的應用,複合材料電池箱,電子節氣門,單體殼車身的製造應用等。

圖.採用單體殼車身的KIT車隊

單體殼對於扭轉剛度質量比,整車安全性能等的大幅提升使得其受到很多國內車隊的青睞。其實在國外,不提F1賽車等高級別賽事,同樣級別的大學生方程式賽車比賽,單體殼車身早已成為主流。但在國內,有關單體殼的資料少之又少。截止到16-17賽季國內僅有七所高校能成功製造出單體殼車身並參加比賽。顯然,國內很多車隊在這方面仍面臨很多困難,從資金到技術層面都存在不少問題,基本可以說在單體殼方面我們還處於探索的階段。

圖.半單體殼式車架

既然如此,其實我們很多高校都可以選擇先從半單做起。所謂半單,即將車架主環以前部分設計為單體殼而包括主環在內的車架後半部分仍設計為桁架式結構。

這樣做有以下優點:

1.可以在節省很多資金的前提下仍然達到提高扭轉剛度質量比和整車安全性能的目的;

2.只需要設計並製作前半部分車體,對於國內課程任務比較重的本科生而言,可以大幅降低時間成本,縮短設計製作週期,進而提高設計製作質量;

3.後半部分仍採用桁架式結構,動力佈置等仍有往年經驗可循,可以將精力重心放到單體殼的設計與製作上。

半單體殼在設計時候需要前後部分同步進行,二者是不可分割的,這對設計者提出了一定的要求。具體設計流程可以參照下圖:

其中對於光大fsaer們比較陌生的有單體殼的CAE分析及單體殼試驗件實驗;其中主要涉及Ansys或Hypermesh的應用,材料的選購及鋪層厚度次序等的確定,預埋件的處理,單體殼翻模及固化加熱要求等這些放在以後具體分析詳談,這裡我們只介紹整個設計流程規劃。

該設計流程主要可作為確定時間軸的一個參考,其中需要注意的是試驗件實驗和單體殼翻模及固化加熱需要大量時間,倘若安排不當很可能會耽誤整車的進度。同時也應當將一些意外因素,比如實驗數據多次嘗試仍未滿足ses表格或者固化加熱失敗等考慮在內。在設計的時候單體殼與主環的連接部分應留有足夠的餘量,應當考慮到單體殼在加熱時候的變形等,這樣最後纔可以完美地通過耳片將單體殼與車架連接起來。

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