变刚度层合板力学性能研究及纤维角度优化

发布时间：2021-06-10 02:27

　　随着复合材料在汽车工业生产中尤其是车身覆盖件上的应用越来越广泛,对如何提高复合材料结构性能的研究也越来越深入,研究方向也越来越全面。近年来,自动铺丝技术成为纤维复合材料制备的主流技术之一,自动铺丝设备的功能也日趋完善,针对复合材料的研究不再满足于传统直线纤维铺层方式下的复合材料层合结构,开始针对纤维丝束变角度铺覆对复合材料层合板各项力学特性的影响进行深入研究和探讨。纤维复合材料层合板结构的力学性能与基体性能和纤维角度密切相关,纤维角度的变化会为复合材料层合板的刚性带来影响,因此把变角度纤维铺层方式制备的层合板称为复合材料变刚度层合板。本文主要针对变刚度层合板曲线纤维铺层规律、力学性能及其纤维角度优化展开研究。本文首先对变刚度层合板的定义进行了详细说明,综合对变刚度层合板力学性能、纤维角度优化的国内外研究现状,分析了目前的研究中所存在的一些问题,明确了本文的主要研究内容。本文的主要研究内容包括,对纤维角度变化规律的研究,确定将线性函数作为变角度纤维的参考路径,阐述了平移法和平行法的定义和特点,并对比了两种铺层方法的优劣,选取了平移法作为变刚度层合板的铺层方法。然后采用数值模拟方法对变刚度... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

民用飞机复合材料用量增长趋势

到商用车，如福特 190 等，纤维增强复合材料在汽车上发挥着越用。福特汽车公司使用碳纤维/玻璃纤维混合制造的汽车传动轴重量仅为钢制传动轴重量减轻近 45%，而且纤维增强复合材料制成的传动轴刚度高、减震性好，在高速行驶时更加平稳[2]。图 1.2 为纤维增强复合材料盖件和结构件。（a）宝马碳纤维内饰 （b）碳纤维进气歧管

增强复合材料层合板（以下简称为复合材料层合板），常规铺层方式直线铺设，然后将多层单层板粘合在一起组成整体结构板。考虑到合材料层合板力学性能的重要影响、层合板的耦合效应以及设计的般选取 0°、±45°和 90°为每一单层内的纤维方向，如图 1.3 所铺层方式有以下三个主要的缺点：（1）由于复合材料层合板经常受剪切或弯曲的作用，这种常规铺层方式极易引起层合板的面内失稳；件具有孔洞或者凸起等不可控形状时，直线纤维的铺层方式无法满位引起的应力集中所要求的结构强度；（3）单一的铺层角度大大限自由度。纤维铺放技术的发展使得单层内纤维角度变化，即纤维丝，成为了可能。层合板的力学性能决定于纤维的方向和基体的材料的纤维方向导致了每层板在不同的空间位置上具有不同的刚度，因 内 纤 维 丝 束 角 度 连 续 变 化 的 层 合 板 称 为 变 刚 度 复 合 材 料le-Stiffness Composite Laminate）[5]。变刚度层合板如图 1.4 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称铺层复合材料层合板质量优化设计[J]. 王伟,张有宏,常新龙,胡宽,王春文.  力学与实践. 2021(01)



本文编号：3221825