提供了一种由纤维强化树脂材料构成的中空结构体，该中空结构体能够实现减重和优秀强度之间的平衡。该中空结构体具有由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的第一成形体和由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的第二成形体组合的中空结构，其中在垂直于所述中空结构的轴向的任意横截面中，所述第一成形体的结构的压缩强度Sc和所述第二成形体的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足式(1)：(σc/σt)×(Hc/Ht)<(Sc/St)<(σt/σc)×(Hc/Ht) 式(1)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由包含强化纤维和基质树脂的纤维强化树脂材料构成的中空结构体。具体地，本专利技术涉及通过一种使用最少量的纤维强化树脂材料而具有期望的强度的中空结构体。
技术介绍
近年来，随着电动车辆等的研发的进展，期望车辆结构实现进一步的减重从而改善燃油消耗，并且已经研究了使用树脂材料代替由传统的铁质材料所代表的金属材料。具体来说，由于纤维强化树脂材料的重量轻并且强度优秀，在各个领域中已经研究了使用纤维强化树脂材料作为金属材料的替代材料。当通过使用纤维强化树脂材料制造诸如车辆骨架的侧面框架结构的弯曲负荷承载部件时，为了实现期望的性能指标(例如强度、刚性、吸能性质等)和减重两者，通常采用中空结构。例如，专利文献1公开了吸能车辆部件，该吸能车辆部件具有中空结构并且通过使用纤维强化树脂材料获得。这样的传统中空结构体，通常每个成形体具有相同的厚度或形状。引用列表专利文献[专利文献1]JP-A-2006-27433专利技术概述本专利技术待解决的问题如上所述，由于纤维强化树脂材料具有轻的重量和优秀的强度，已经研究了使用纤维强化树脂材料作为金属材料的替代材料。纤维强化树脂材料具有金属材料所不具有的特有的性质。具体地，当纤维强化树脂材料具有优秀的拉伸强度时，其压缩强度相对较低。即，纤维强化树脂材料具有压缩强度显著区别于压缩强度的性质。由于纤维强化树脂材料的这种性质，存在着一个问题，即在上述传统中空结构体中，没有充分发挥纤维强化树脂材料的轻重量和优秀强度。例如，在通过组合由纤维强化树脂材料构成的具有相同厚度和形状的两个成形体获得的中空结构体中，当从任意方向向中空结构体施加压缩外力时，压缩应力施加至布置在接受压缩力一侧的成形体，拉伸应力施加至另一个成形体。在此情况下，由于纤维强化树脂材料的上述性质，布置在接受压缩力一侧的成形体的压缩强度趋向于小于另一个成形体的拉伸强度。另外，因为中空结构体的整体强度是由布置在接受压缩力一侧的成形体的压缩应力确定的，所以存在一个问题，即不能充分发挥纤维强化树脂材料的优秀拉伸强度。除此之外，在通过组合由纤维强化树脂材料构成的具有相同厚度和形状的两个成形体获得的中空结构体中，由于纤维强化树脂材料的上述性质，布置在接受拉伸应力一侧的成形体厚度过剩。以此原因，有着不能充分减重的问题。鉴于这些问题而做出本专利技术，本专利技术的主要目标是提供一种由纤维强化树脂材料构成的、能够实现减重和优秀强度的中空结构体。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术提供了一种中空结构体，该中空结构体具有由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的第一成形体和由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的第二成形体组合的中空结构，其特征在于，在垂直于所述中空结构的轴向的任意横截面中，所述第一成形体的结构的压缩强度Sc和所述第二成形体的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足下列式(1)。(σc/σt)×(Hc/Ht)<(Sc/St)<(σt/σc)×(Hc/Ht) 式(1)此处，式(1)中的符号如下。Hc：第一成形体的高度Ht：第二成形体的高度σc：第一纤维强化树脂材料在所述轴向上的压缩强度σt：第二纤维强化树脂材料在所述轴向上的拉伸强度Ac：第一成形体在上述横截面中的横截面积At：第二成形体在上述横截面中的横截面积Sc：σc×Ac，第一成形体的结构的压缩强度St：σt×At,，第二成形体的结构的压缩强度在本专利技术中，当第一成形体的高度Hc和第二成形体的高度Ht相同时，优选的是，满足式(1)的所述横截面满足下列式(2)。(σc/σt)<(Tc×σc)/(Tt×σt)<(σt/σc) 式(2)此处，式(2)中的符号如下。Tc：第一成形体在上述横截面中的平均厚度Tt：第二成形体在上述横截面中的平均厚度在本专利技术的中空结构体中，第一强化纤维和第二强化纤维优选为二维随机定向。在此情况下，比率Sc/St优选满足1.04×(σc/σt)×(Hc/Ht)≤(Sc/St)≤0.96×(σt/σc)×(Hc/Ht)。另外，在本专利技术的中空结构体中，第一强化纤维在第一纤维强化树脂材料中的纤维体积含量比率Vfc和第二强化纤维在第二纤维强化树脂材料中的纤维体积含量比率Vft优选满足Vfc>Vft，第一强化纤维的平均纤维长度Lc和第二强化纤维的平均纤维长度Lt优选满足Lc>Lt，并且第一强化纤维的平均纤维直径Dc和第二强化纤维的平均纤维直径Dt优选满足Dc<Dt。本专利技术还提供了车辆部件，其特征在于该车辆部件使用本专利技术的中空结构体。专利技术的优点本专利技术的中空结构体通过使用最少量的纤维强化树脂材料而获得期望的强度，显示了强度和减重效果两者。附图说明图1是示出了本专利技术的中空结构体的一个实例的示意图。图2是示出了本专利技术的中空结构体的另一个实例的示意图。图3是说明中空结构体的弯曲强度的评价方法的说明图。图4是说明实施例和比较例中的中空结构体的形状的说明图。参考标记说明10 中空结构体11 第一成形体12 第二成形体11a、12a 底面部11b、12b 顶面部11c、12c 立面部X 中空结构的轴向Y 第一成形体和第二成形体之间的界面具体实施方式在下文中，将说明本专利技术的中空结构体和车辆部件。中空结构体首先，将说明本专利技术的中空结构体。如上所述，本专利技术的中空结构体具有由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的第一成形体和由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的第二成形体组合的中空结构，其特征在于，在垂直于所述中空结构的轴向的任意横截面中，所述第一成形体的结构的压缩强度Sc和所述第二成形体的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足以上式(1)。将通过参考附图说明本专利技术的这种中空结构体。图1是示出了本专利技术的中空结构体的一个实例的示意图。如图1所例示，本专利技术的中空结构体10具有通过组合第一成形体11和第二成形体12而形成的中空结构。这里，第一成形体11是由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的，并且第二成形体12是由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的。而且，如图1所例示，垂直于本专利技术的中空结构体10的中空结构的轴向X的横截面是通过组合第一成形体11和第二成形体12而形成的闭合截面。此外，本专利技术的中空结构体10的特征在于，第一成形体11的结构的压缩强度Sc和第二成形体12的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足以上式(1)。在图1中，Y表示第一成形体11和第二成形体12之间的界面。而且，在图1中，Tc和Tt分别表示第一成形体11和第二成形体12的厚度，并且Hc和Ht分别表示第一成形体11和第二成形体12的高度。本专利技术中的“中空结构体的轴向”意指中空结构体的中空部分的中心线方向，如图1中的X所示。图1示出作为本专利技术的中空结构体的一个实例的实施方式，该实施方式中，横截面的形状在中空结构的轴向上是均匀的，但是本专利技术的中空结构体显然不限于这样的实例。本专利技术的中空结构体还包括横截面的形状在中空结构的轴向上变化的实施方式。在实施方式中横截面的形状在中空结构的轴向上变化的情况下，不要求全部横截面的比率Sc/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中空结构体，该中空结构体具有中空结构，在该中空结构中，由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的第一成形体与由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的第二成形体组合，其中，在垂直于所述中空结构的轴向的任意横截面中，所述第一成形体的结构的压缩强度Sc和所述第二成形体的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足式(1)：(σc/σt)×(Hc/Ht)<(Sc/St)<(σt/σc)×(Hc/Ht) 式(1)其中，Hc表示所述第一成形体的高度，Ht表示所述第二成形体的高度，σc表示所述第一纤维强化树脂材料在所述轴向上的压缩强度，σt表示所述第二纤维强化树脂材料在所述轴向上的拉伸强度，Ac表示所述第一成形体在所述横截面中的横截面积，At表示所述第二成形体在所述横截面中的横截面积，Sc表示σc×Ac，并且St表示σt×At。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.18 JP 2014-0549621.一种中空结构体，该中空结构体具有中空结构，在该中空结构中，由包含第一强化纤维和第一基质树脂的第一纤维强化树脂材料构成的第一成形体与由包含第二强化纤维和第二基质树脂的第二纤维强化树脂材料构成的第二成形体组合，其中，在垂直于所述中空结构的轴向的任意横截面中，所述第一成形体的结构的压缩强度Sc和所述第二成形体的结构的拉伸强度St的比率Sc/St满足式(1)：(σc/σt)×(Hc/Ht)<(Sc/St)<(σt/σc)×(Hc/Ht) 式(1)其中，Hc表示所述第一成形体的高度，Ht表示所述第二成形体的高度，σc表示所述第一纤维强化树脂材料在所述轴向上的压缩强度，σt表示所述第二纤维强化树脂材料在所述轴向上的拉伸强度，Ac表示所述第一成形体在所述横截面中的横截面积，At表示所述第二成形体在所述横截面中的横截面积，Sc表示σc×Ac，并且St表示σt×At。2.根据权利要求1所述的中空结构体，其中，当所述第一成形体的高度Hc与所述第二成形体的高度Ht相同时，满足所述式(1)的横截面满足式(2)：(σc/...
【专利技术属性】
技术研发人员：侍建伟，清水浩之，冈航平，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。