温度对碳纤维机械臂力学性能的影响分析

  江苏博实科技:碳纤维复合材料是目前高性能复合材料之一,在航空航天、工业生产、石油机械等领域都有着广泛的应用。机械臂在工作中不可避免的会受到温度变化的影响,因此,研究温度对其力学性能的影响具有十分重要的意义。《产品浏览:碳纤维机械臂(图)》

  研究人员以某规格矩形碳纤维机械臂为例,该机械臂属于均质、各向同性的弹性直杆。在该基础上建立一个有限元模型,利用ANSYS的MPC184单元模拟碳纤维增强材料,SOLID185单元模拟树脂基体材料,建立碳纤维增强复合材料梁有限元模型,采用Newmat法求解。

  将碳纤维复合材料机械臂在温差20℃和80℃环境下进行热应力数据分析,可以得到其中性层处位移随着截面位置变化的规律。

  碳纤维机械臂边缘各节点应力均随温差增加而增加,其中固定端和中截面处应力受温度变化影响较大,且变化是非线性的;自由端处应力受温度变化影响较小,呈现出线性变化。当碳纤维机械臂中间各节点应力在温差小于80℃时,各截面处应力均随温差增加而增加。

  当温差达到80℃后,应力随温差增大而降低,这主要由于复合材料中的树脂达到其软化温度,复合材料分子结构会发生改变,使复合材料梁的承载能力显著降低。而将温度升至100℃时,应力随温度增加的变化趋势逐渐趋于平缓,承载能力也比较差。

  由此可见,温度变化会对碳纤维机械臂的承载能力产生影响。主要是由于普通的环氧树脂基质所承受的温差变化范围较小,优化该种局面的方式就是采用更耐高低温变化的环氧树脂基质。

  江苏博实碳纤维科技有限公司可以定制耐高温的碳纤维机械臂,可以承受住-40℃~280℃温度的变化,产品质量好,交期短,欢迎新老客户前来咨询。