一种复合材料车身预埋件强度实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料车身结构领域，更具体而言，是一种复合材料车身预埋件强 度试验方法。
【背景技术】
[0002] 目前，随着轻量化技术的不断发展，复合材料作为一种轻质、高性能材料广泛应用 于汽车车身。复合材料车身预埋件是一种重要的连接形式，在复合材料车身中，预埋件大量 应用于安全带固定点、发动机悬置固定点、悬架的硬点等位置。这些固定点承受来自空间中 不同方向的拉力与压力，而且复合材料车身是各向异性材料，因此需要进行强度试验。本发 明为一种复合材料车身预埋件强度试验方法，能够测试预埋件相对于复合材料板在空间不 同角度的剪、拉、压强度以及组合连接强度。同时能够根据实际情况，选择性测试某些角度， 调整测试次数，该实验方法对复合材料车身预埋件的设计研究奠定了基础。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种复合材料车身预埋件强度试验实验方法，涉及车身结构领域。
[0004] 结合附图，说明如下：
[0005] 所述的预埋件2 -般是金属制成的，其底座嵌入复合材料板1，
[0006] 实验原理如图2,（1) (2)分别是复合材料板与预埋件的简化结构；α是施加在预 埋件顶端力F的方向在XY平面的投影1^与乂轴正向所形成的夹角，由于复合材料板⑴是 各向异性，从而实现复合材料板在XY平面不同α角度的强度试验；角度β是施加在预埋 件顶端力F方向与预埋件（2)轴线L 2 (Ζ轴正方向）形成的夹角，改变β角度大小，从而实 现不同β角度的强度试验；高度h是预埋件顶端力F施加点与复合材料板中性层的高度， 不同高度h在测试的时候会产生不同的弯矩。
[0007] -种复合材料车身预埋件强度试验方法，至少包括以下步骤如下：
[0008] 步骤一：根据复合材料板铺层特性选定α，α是施加在预埋件顶端力F的方向在 XY平面的投影1^与X轴正向所形成的夹角，α取（〇°彡α彡180° );
[0009] 步骤二：选择角度β，角度β是施加在预埋件顶端力F方向与预埋件⑵轴线 L2，即Z轴正方向形成的夹角，改变β角度大小，从而实现不同β角度的强度试验；β取 (0° 彡 β 彡 90° )
[0010] 步骤三：选择预埋件高度高度h，h是预埋件顶端力F施加点与复合材料板中性层 的高度，不同高度h在测试的时候会产生不同的弯矩；
[0011] 步骤四：进行拉伸强度试验，获得预埋件与复合材料板的连接强度T1^1, TujP 是角度<Μ、、高度hi的连接强度，Tli jik表示角度a i、P j、高度匕时的连接强度；
[0012] 步骤五：保持角度〇1、P1不变，依次选择预埋件高度11 2、…、匕进行拉伸强度试 验，获得强度Tu2、…、TukJu k表示角度a i、P1、高度匕时的连接强度；
[0013] 步骤六：以h为自变量，T为因变量进行拟合，得到T= 的函数关系； Φ^Οι)即是角度Ct1'、不同高度IiOi1、…、hk)的连接强度TCT 1,U…Tlilik)关于h的 拟合函数；Φ U (h)表示角度a i、β _，不同高度IiQi1、…、hk)的连接强度T (T1,y Tli jik) 关于h的拟合函数；
[0014] 步骤七：选择不同的角度β2β3··· β j，重复步骤二到步骤六，获得在a i、不同 β (β2β3··· ^j)角度下关于 h 的强度拟合函数 T = <i>li2(h)、T = ΦυΟΟ - Τ = Φ^Οι);
[0015] 步骤八：选择不同角度α 2α 3··· a i，重复步骤一到步骤七，获得不同α、β关于h 的强度拟合函数，如下：
[0016] α 2、不同β (β i β 2β 3··· β .j)角度下关于h的强度拟合函数T = φ2ι1 (h)、T = Φ2,2〇ι)…T = Φ2, j(h);
[0017] α 3、不同β (β i β 2β 3··· β .j)角度下关于h的强度拟合函数T = φ3ι1 (h)、T = Φ3,2〇ι)…T = Φ3, j(h);
[0018] ...
[0019] α p不同β (β : β 2β 3··· β 角度下关于h的强度拟合函数T = (J)iil (h)、T = <i)li2(h)…T = Φυαι);
[0020] 注：?表示角度α。β _，不同高度IiQi1、…、hk)的连接强度TCT1,y W关于h的拟合函数；
[0021] 步骤九：如要得到任意 α x( a A α a J、β y ( β A β β J、hz Oi1OizOik) 的连接强度，将匕代入步骤七和步骤八中所有拟合函数Φ uOO中，得到Uhz)，注： Φ h j OO表示角度a P β j，高度匕时的连接强度；
[0022] 步骤十：根据步骤九的数据：(hz)，<i>li2(h z)，<i>li3(hz)…Φ^ΟΟ，进行插值， 即可得到角度<Μ、P y，高度hz时的连接强度Φ liy(hz);
[0023] 步骤十一：按照步骤十的方法，继续对步骤九中的数据进行插值：
[0024] 对Φ2,1 OO，Φ2,2〇0，Φ2,3〇〇…Φ2」(hz)，进行插值，即可得到角度α 2、β y，高度 M寸的连接强度Φ 2,y(hz);
[0025] 对 Φ3ι1 (hz)，Φ3,2〇ιζ)，Φ3, 3〇ιζ)…Φ3」(hz)，进行插值，即可得到角度 α 3、β y，高度 M寸的连接强度Φ 3,y(hz);
[0026] …
[0027] 对 Uhz)，<i>ii2(hz)，<i> ii3(hz)…Uhz)，进行插值，即可得到角度 α ;、，高度 M寸的连接强度Φ I y OO ;
[0028] 步骤十二：对步骤十、^ 的数据Φ liy(hz)，Φ2,γ (hz)，Φ3」(hz)…Φ iiy (hz)进行插 值，即可得到在任意 CtxU1S α a J、β JP1S β β ^hzQllShzShk)的连接 强度Φ"0〇。
[0029] 所述步骤九至步骤十在进行插值拟合的时候，可以根据精度要求选择线性插值、 二次插值以及更高精度的插值方法。
[0030] 有益效果：该方法通过测试某些特定角度和方向的剪、拉、压强度以及组合强度， 结合数值拟合，获得复合材料车身预埋件在空间中所有方向的强度。同时能够根据实际情 况，选择性测试某些角度，调整测试次数，该实验方法对复合材料车身预埋件的设计研究奠 定了基础。
【附图说明】
[0031] 图1为预埋件与复合材料板结构示意图；
[0032] 图2为预埋件强度试验方法原理图；
[0033] 其中：1.复合材料板、2.预埋件
【具体实施方式】
[0034] 下面通过具体案例对本发明进行详细的说明
[0035] -种复合材料车身预埋件强度试验方法剪切强度试验方法
[0036] (1)根据复合材料板铺层特性选定α 0° ;
[0037] (2)选择角度 P1= 0° ;
[0038] (3)选择预埋件高度Ii1= 15mm ;
[0039] (4)进行拉伸（压缩）强度试验，获得预埋件与复合材料板的连接强度T1, u i (命名 规则为=Tli jik表示角度a 、高度匕时的连接强度，T I u即是角度a 、高度Ii1的连 接强度）；
[0040] (5)保持角度α 〇°、β 1= 〇°不变，依次选择预埋件高度h 2= 20mm、h 3 = 25mm进行拉伸（压缩）强度试验，获得强度T1 i 2、T1 i 3;
[0041] 因此，角度a f 〇°、β 1= 〇°