管陣式車架為什麼那麼厲害?成本高嗎?
賽車
謝邀。
首先,空間管陣車架確實很厲害。
結構強度方面,請參考結構力學教「空間材桁(héng)架結構」部分的內容。這裡貼出維基參考:https://en.m.wikipedia.org/wiki/Truss(在知乎用維基才能顯示政治正確)
然後結構力學的問題我幫你@一個超巨的大神@豬小寶(看他的文章記得要先穿護膝)
然後,空間桁架結構優點多多,由於本身的空間穩定結構,將整體受力均勻分布到各連接點,材料本身只受軸向拉力壓力,不承受彎折力沒有剪應力。用最少的材料可達到最大的結構強度。這就意味著實現同樣的結構強度的同時可以做到結構質量最輕。呼哈!這點多可愛啊!要想跑得比誰都快不就得靠它了嘛!
製造成本,得有比較項。比衝壓焊接高比干碳纖維低,和濕碳相仿。衝壓得看量,這行業量變絕對會引起質變。一般乘用車,衝壓製造,隨便開套模具,連設計費到生產線都算上得有上億了,產量上個十幾、幾十萬輛不成問題(某眾把一套模具都快用爛了的那種良心企業不提也罷),平攤到每輛車上,模具成本並不高,衝壓板材參考當今鋼鐵價格,成本就更小了,生產效率夠高,全自動化運行,人工成本甚至可以削減到可以忽略,控制室一按電鈕,模具卡卡一壓,焊接機器人噼啪一焊…一台車就算成型了。頂多設計的時候燒錢燒腦燒設備,但人家產量大啊!
空間管陣就不一樣了,不僅要精心設計、確保實現目標強度的同時把材料量減到最小(為了充分凸顯空間管陣的NB之處,就必須得用最少的鋼管辦最多的事,如果有人跟你吹:「老子搞得這東西用料絕對足,你看咱這鋼管啊,跟實心的差不多,你看咱這用量啊,能填的地方都填滿了」…到這就快別繼續聽他逼逼了,趕緊拿翔堵他嘴)。為實現這個目的,設計目標必須非常明確,邊界條件必須非常清楚,CAE有限元之類的東西就得不停的往設計過程里招呼。絕不會是把幾根管子焊起來然後號稱「餡大皮薄」那麼單純。那麼現實的東西來了,設計費用、分析費用、實驗成本、夾具設計製造、手工彎管倒角焊接…而且每台車都得經歷這樣一個過程,成本沒法均攤,都造一輛車,肯定衝壓貴,都造十萬輛,肯定管陣貴。
都是空間管陣,活兒好不好有的時候一眼就可以看出來。看節點位置有沒有莫名其妙的出現在材料中央、看接頭處理(密),看焊縫是否均勻有無裂縫沙眼、看懸掛hardpoint是否出現在莫名奇妙的地方(比如前不著村後不著店管子中央),詢問是否經過熱處理或別的手段消除焊接應力,看是否做好防鏽處理……
再來說說碳纖維和玻璃鋼,做濕碳的話一般模具即可,室溫一個大氣壓的環境並不會造成模具太大的形變,對材料強度要求不高的話,濕碳完全沒問題。模具花不了幾個錢,但設計和分析一樣也不能省,人工修模、鋪纖維布、抽真空、注樹脂、等凝固也是要耗很多時間的。
干碳更輕更強要求也就更高了。需要一個足夠大的高壓恆溫艙,艙溫艙壓要均可編程,由於有6個大氣壓、高溫能達120~150攝氏度,為防止模具變形提高精度提高重複利用可能性,模具必須得用鋼或鋁合金加工,這筆模具費可就貴了去了。溫度和壓強變化曲線裡面還有用到各大公司的積累數據和絕密技術,碳纖材料也是要低溫恆溫保存的預浸布,並不是濕碳用的纖維布+樹脂。而且,材料技術含量高並不容易獲得。……等等等更提高了干碳製品的身價。
以上成本並不高,優點是強度更大,重量相對更輕,改裝更方便,外邊套個殼子可以變成任何車。
缺點是製造相對複雜,不適合大規模量產,並且對車內空間有很大影響。
經 @Sam Li 補充,管陣式車架不能通過各國安全法規,管狀車架沒有任何吸能作用,發生碰撞只能配合四點式安全帶、賽車座椅、頭盔等設備把乘員固定住,依靠翻滾來分散能量
附當年和同學一起設計的車身結構圖
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