用于汽車擾流板的編織型智能軟復(fù)合材料

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料，該種材料被認(rèn)為是改善汽車、飛機(jī)等空氣動(dòng)力學(xué)的極具前景材料。本研究將一種智能材料即編織型智能軟復(fù)合材料應(yīng)用于汽車擾流板的后緣處，這不僅增加了汽車的動(dòng)感性，而且可以有效地提高汽車的操縱穩(wěn)定性。

編織型智能復(fù)合材料的組成如圖1所示。首先將形狀記憶合金絲（SMA）在長度方向上定位在織機(jī)上；然后將玻璃纖維與SMA線垂直地交織；最后將制造的編織結(jié)構(gòu)與聚二甲基硅氧烷（具有各向同性的軟聚合物）組合，并在溫度可控的烘箱中固化。在固化復(fù)合結(jié)構(gòu)之前，將附加的玻璃纖維織物層層疊在編織結(jié)構(gòu)上，并要使SMA線嵌入的活性層偏離中性面定位。其中，SMA絲用作執(zhí)行器以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形，并且由于玻璃纖維具有各向異性性質(zhì),因此可以通過改變纖維的鋪設(shè)方式來控制變形的方向。

圖2為利用智能材料設(shè)計(jì)的汽車擾流板，軟變形車輛擾流板由兩部分組成，一部分由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）制成的剛性部件，其用作固定前緣；另一種是編織型智能軟變形結(jié)構(gòu)其用作能夠變形的后緣。為了加大車輛和地面之間的動(dòng)態(tài)抓地力，擾流板的尾部邊緣設(shè)計(jì)成垂直向上翹動(dòng)。

為了分析變形擾流板相比于剛性擾流板的優(yōu)勢(shì)，將它們?cè)谙嗤瑮l件下做了風(fēng)洞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的編織型智能軟變形結(jié)構(gòu)擾流板能夠進(jìn)行較大的變形，且能自行恢復(fù)到其原始形狀，同時(shí)可以承受擾流板周圍氣流所施加的外力，使車輛在高速直線或轉(zhuǎn)彎的情況下抓地性能提高，保證了車輛安全性。

刊名：Composites（英）

刊期：2016年第86期

作者：Min-Woo Hana et al

編譯：楊曉帆