椰子中果皮复合夹层结构的抗撞性研究
本文选题:夹层结构 切入点:复合材料 出处:《湖南大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:夹层结构自诞生以来,由于它比强度和比模量高、耐疲劳并能有效地吸收冲击载荷,使得它成为汽车、航空航天等工程领域中的重要结构。近年来,随着人们环保和安全意识的增强,夹层结构的材料应用领域也在面临低碳环保、安全稳定的挑战。椰子中果皮复合夹层结构是将椰子成熟果实的中果皮加工成夹层结构的夹芯,使用碳纤维增强复合材料与玻璃纤维增强复合材料两种新材料作为复合结构的面板,面板与中果皮夹芯采用粘合剂胶接的方法连接在一起。本文基于试验方法对椰子中果皮复合夹层结构的力学性能做了研究,并分析了制造工艺、材料选择等因素对结构的影响。本文首先对国内外关于夹层结构的研究现状做了阐述,然后探究了以椰子中果皮生物材料作为夹芯的夹层结构制造工艺及成型过程,在粘接成型后分别对不同面板材料的椰子中果皮复合结构进行了单轴载荷准静态压缩试验,得到椰子中果皮复合夹层结构的静态载荷-位移曲线。将得到曲线进行分析计算,得出不同面板材料下复合结构的力学参数和吸能数值并进行比较。研究结果表明,它的力-位移曲线也具有较为明显的三阶段变形特性,这一点与瓦楞板、泡沫夹层结构类似。椰子中果皮复合夹层结构的面板对整体的吸能值和初始峰值力有较大的影响,在受到外部力或冲击载荷时,加载到椰子中果皮复合夹层结构的能量以纤维变形、基体破坏等方式进行吸收。随后,对面板材料进行拉伸试验,分析其力学性能特点研究复合材料面板的破坏机理,同时对椰子中果皮复合夹层结构做三点弯曲试验分析并计算其抗弯力学参数,验证了结构的稳定性。本文对椰子中果皮复合夹层结构的试验研究及分析为生物材料、复合材料等新材料的应用提供了一定的参考,研究结果对此类夹层结构的设计制造和工程应用具有指导意义和参考价值。
[Abstract]:Since its birth, sandwich structure has become an important structure in automotive, aerospace and other engineering fields because of its high specific strength and specific modulus, fatigue resistance and effective absorption of impact load. With the increasing awareness of environmental protection and safety, the application field of sandwich structure is also facing the challenge of low carbon, environmental protection, safety and stability. Two new materials, carbon fiber reinforced composites and glass fiber reinforced composites, are used as panels for composite structures. In this paper, the mechanical properties of the composite sandwich structure of coconut pericarp are studied based on the experimental method, and the manufacturing process is analyzed. The influence of material selection and other factors on the structure. Firstly, the present research status of sandwich structure at home and abroad was described, and then the manufacturing process and forming process of sandwich structure with coconut pericarp biomaterials as sandwich core were explored. After bonding forming, the quasi-static compression tests were carried out on the pericarp composite structure of coconut with different panel materials, and the static load-displacement curves of the coco pericarp composite sandwich structure were obtained, and the curves were analyzed and calculated. The mechanical parameters and energy absorption values of composite structures with different panel materials are obtained and compared. The results show that the force-displacement curves also have obvious three-stage deformation characteristics, which is similar to that of corrugated plates. The foam sandwich structure is similar. The panel of the coconut pericarp composite sandwich structure has great influence on the whole energy absorption value and initial peak force, when subjected to external force or impact load, The energy of the composite sandwich structure was absorbed by fiber deformation and matrix failure. Then, the tensile test was carried out to study the failure mechanism of the composite panel, and the mechanical properties of the composite panel were analyzed. At the same time, the stability of the structure is verified by the three-point bending test and the calculation of the flexural mechanical parameters. The experimental study and analysis of the compound interlayer structure of the pericarp in coconut is a biomaterial. The application of new materials such as composite materials provides a certain reference for the design, manufacture and engineering application of this kind of sandwich structures.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U467.14
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,本文编号:1618982
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