【摘要】：目前,碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)作为实现汽车轻量化重要的潜在候选方案,已经受到汽车业界的普遍关注与认同。2016年我国“节能与新能源汽车技术路线图”明确指出,截止到2030年碳纤维在汽车中的使用量将达到整车重量的5%。因此,深入开展CFRP材料在汽车上的应用工作具有重要意义。车身接头作为重要的车身承载结构,通常受力情况复杂,与车辆各项性能有着直接关联,本文选定CFRP材料车身T型接头作为研究对象,并对结构进行如下研究:以典型的汽车B柱下端金属T型接头为设计参考对象,同时考虑了CFRP材料T型接头成型工艺的特点及可行性,进行了CFRP材料T型接头结构设计;综合考虑各项条件及影响因素之后,选取了适当的原材料及工艺形式,进行了CFRP材料T型接头制备,并按照ASTM(American Society for Testing and Materials)标准进行了CFRP材料力学性能测试工作。对CFRP材料T型接头进行了横向弯曲加载试验,输出并记录了加载点的承载力-位移曲线,从而获取了结构的横向弯曲刚度K、峰值承载力F等关键力学性能;观察和分析了加载中T型接头的失效形式对力学性能的影响;应用Abaqus建立有限元模型对CFRP材料T型接头的横向弯曲试验进行了仿真模拟,仿真分析结果很好地模拟和预测了试验结果。研究了影响CFRP接头横向弯曲性能的几何参数和铺层参数,采用最优拉丁超立方算法对T型接头横向弯曲试验进行试验设计,并根据选取的样本点及其对应的仿真分析结果对T型接头横向弯曲刚度K、质量M建立RBF代理模型;基于所建立的RBF代理模型,在Isight中采用NSGA-II遗传算法对T型接头进行结构优化,获得并分析了优化结果,同时验证了优化结果的有效性。本文研究表明:所设计的CFRP材料T型接头结构可以通过选取合适的原材料和成型工艺实现成功制备;加载试验中T型接头上侧的渐进损伤会导致结构横向弯曲刚度减弱,下侧的大面积失效会使结构几乎完全丧失横向弯曲承载能力;建立一个准确还原试验条件的有限元模型,可以精确地模拟和预测试验结果;通过结构优化流程,CFRP材料T型接头在质量降低的同时,横向弯曲力学性能获得显著提高。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.82
【参考文献】
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2765702
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