Steel/CFRP层合材料弯曲成形及回弹行为研究

发布时间：2023-04-29 18:55

　　新型轻质材料的使用成为汽车行业应对能源短缺及环境污染问题的一项关键技术。本文提出将汽车行业中常用的两种轻量化材料高强度钢板(High Strength Steel,简称HSS)与碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre Reinforced Polymer,简称CFRP)结合以获得综合性能更加优异的Steel/CFRP层合材料车体构件。目前,关于单一金属板料的冲压回弹问题已经进行了大量研究,而对纤维金属层合材料的回弹研究却很少见。因此本课题基于车身构件在冲压成形中常出现的回弹问题,对由钢板与碳纤维增强复合材料交替铺设而成的Steel/CFRP层合材料进行温热弯曲成形实验,研究成形后弯曲构件的回弹行为,主要研究内容如下:(1)分析了单一金属板料、纤维金属层合材料弯曲成形及回弹理论;设计了Steel/CFRP层合材料弯曲成形实验研究方案,并基于成形要求、实验方案,自主开发了具有成形、加热、温控、凸模可换等功能特点的弯曲成形模具;利用所设计模具完成了纯钢板、纯碳纤维增强复合材料及Steel/CFRP层合材料的U型弯曲实验;(2)对纤维方向、CFRP层数、凸模圆角半径影响的Steel/CF...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 冲压回弹研究现状
        1.2.1 回弹研究的对象及方法
        1.2.2 回弹大小的影响因素
        1.2.3 有限元仿真精度的影响因素
        1.2.4 现有回弹控制措施
    1.3 本课题研究目的及意义
    1.4 本课题主要研究内容及研究思路
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究思路
第二章 弯曲成形及回弹理论分析
    2.1 单一金属板料弯曲成形分析
        2.1.1 弯曲变形的特点
        2.1.2 弯曲应力应变状态
        2.1.3 弯曲时中性层的偏移
    2.2 单一金属板材回弹分析
        2.2.1 回弹机理分析
        2.2.2 回弹评价
    2.3 纤维金属层合材料弯曲成形分析
        2.3.1 纤维金属层合材料基本性质
        2.3.2 弹性中性轴的确定
        2.3.3 弹塑性应力分布特点
    2.4 纤维金属层合材料回弹过程分析
    2.5 本章小结
第三章 Steel/CFRP层合材料弯曲成形实验设计及装置开发
    3.1 实验方案设计
        3.1.1 实验材料、设备及注意事项
        3.1.2 实验方案设计
    3.2 实验样品制备
        3.2.1 实验材料准备
        3.2.2 弯曲试样制备
    3.3 Steel/CFRP层合材料弯曲成形装置研发
    3.4 本章小结
第四章 Steel/CFRP层合材料弯曲回弹结果分析
    4.1弯曲成形工艺实验
    4.2 回弹评价指标定义及测量
    4.3 弯曲成形回弹结果分析
        4.3.1 纤维方向对纯碳纤维增强复合材料弯曲件回弹的影响
        4.3.2 钢板对碳纤维增强复合材料弯曲件回弹的影响
        4.3.3 铺层层数对Steel/CFRP层合材料弯曲件回弹的影响
        4.3.4 凸模圆角半径对Steel/CFRP层合材料弯曲件回弹的影响
    4.4 Steel/CFRP层合材料弯曲成形特点
    4.5 本章小结
第五章 Steel/CFRP层合材料弯曲回弹预测
    5.1 Steel/CFRP层合材料本构关系模型的建立
    5.2 Steel/CFRP层合材料本构关系模型参数的确定
        5.2.1 单向拉伸实验
        5.2.2 实验数据处理
    5.3 Steel/CFRP层合材料弯曲成形过程仿真分析
        5.3.1 仿真分析模型建立
        5.3.2 Steel/CFRP层合材料弯曲成形过程仿真分析
    5.4 Steel/CFRP层合材料弯曲回弹有限元预测
    5.5 Steel/CFRP层合材料弯曲回弹理论预测模型的建立
    5.6 Steel/CFRP层合材料弯曲件回弹预测精度
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要内容及结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及其他科研成果



本文编号：3805552