碳纤维增强聚酰胺6复合材料力学性能研究与预测
发布时间：2021-06-11 17:29
环境问题与能源问题是当今世界的两大难题,汽车会消耗大量能源、排放大量尾气,危害环境,开发新能源、减轻汽车质量可以有效解决这两大问题。复合材料是一种新型材料,具有质量轻、力学性能好的优点,适合应用于汽车结构。碳纤维增强热塑性复合材料具有广阔的应用前景。热塑性树脂在高温下易软化,当温度较低时会硬化,在此过程不发生化学反应,即使对树脂进行多次加热、冷却循环,仍可一直保持此性能。热塑性复合材料可塑性、可循环性强,回收方便,几乎不会产生环境污染,符合当今环保发展理念。本文就连续高强度碳纤维为增强纤维,聚酰胺6为基体的热塑性复合材料层合板的力学性能与强度预测进行了深入研究。首先阐述了复合材料力学基础理论,讨论了复合材料在不同受力情况下的失效形式,研究了纤维增强复合材料细观力学强度分析方法。考虑到成型温度与成型压力对热塑性复合材料的影响,本文采用热模压成型工艺在固定温度、压力下制备了不同纤维含量与铺层数的碳纤维（CF）增强聚酰胺6（PA6）层合板。为了保证实验样件尺寸的精度与表面质量,采用CNC技术加工标准试件,通过力学实验研究复合材料层合板的拉伸、压缩、剪切力学性能,分析了强度关于纤维含量、铺层数...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.3 本文研究内容
2 复合材料力学分析理论基础
2.1 引言
2.2 碳纤维增强复合材料简介
2.2.1 碳纤维增强聚酰胺6复合材料
2.2.2 复合材料铺层设计
2.2.3 复合材料的损伤模式
2.3 复合材料力学分析基础
2.3.1 各向异性弹性力学基础
2.3.2 复合材料宏观力学
2.3.3 复合材料失效理论
2.3.4 复合材料强度力学分析方法
2.4 小结
3碳纤维增强聚酰胺6复合材料力学实验
3.1 引言
3.2 碳纤维增强聚酰胺6复合材料层合板制备
3.3 复合材料层合板力学性能实验方案
3.3.1层合板拉伸实验
3.3.2层合板压缩实验
3.3.3层合板剪切实验
3.4 实验设备与实验步骤
3.4.1 热模压机及层合板制备
3.4.2 CNC雕刻铣床及试件制备
3.4.3 DIC测量系统与应变测量
3.4.4 实验夹具与试件安装
3.4.5 实验步骤
3.5 小结
4 实验结果及数据分析
4.1 引言
4.2 不同纤维含量复合材料实验结果分析
4.2.1 单向拉伸实验结果
4.2.2 单向压缩实验结果
4.2.3 单向剪切实验结果
4.3 不同层数复合材料拉伸实验结果分析
4.3.1纵向拉伸实验
4.3.2横向拉伸实验
4.4 小结
5 预测修正模型
5.1 引言
5.2 MATLAB模型参数计算
5.3 拉伸强度预测修正模型
5.3.1 修正模型构建
5.3.2 预测结果验证
5.4 压缩强度预测修正模型
5.4.1 修正模型构建
5.4.2 预测结果验证
5.5 小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]树脂基复合材料与汽车轻量化[J]. 印明勋,刘莹,乔鑫. 汽车工程师. 2019(01)
[2]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能研究[J]. 张豫坤,牛宏校,邓晨兴. 当代化工研究. 2017(06)
[3]国内碳纤维增强热塑性复合材料研究进展[J]. 徐秋红,谭臻,闫烨,刘丽慧,耿志,李云英. 工程塑料应用. 2014(07)
[4]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[5]基于实验的平面编织层合板拉伸性能预测[J]. 李淑萍,贺军,马少华,佟刚. 沈阳航空航天大学学报. 2013(04)
[6]玻纤含量对长纤维增强聚丙烯性能的影响[J]. 张志坚,龚颖,卢康利,冉文华,张燕. 工程塑料应用. 2013(01)
[7]碳纤维含量对碳纤维增强PE复合材料力学性能的影响[J]. 李力,曹昌林. 铸造技术. 2012(01)
[8]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究现状[J]. 尹翔宇,朱波,刘洪正,郑连勇,张春雷. 高科技纤维与应用. 2011(06)
[9]乘用车车身结构轻量化设计技术研究与实践[J]. 兰凤崇,庄良飘,钟阳,陈吉清,韦兴民. 汽车工程. 2010(09)
[10]碳纤维/聚碳酸酯复合材料研究[J]. 艾娇艳,何元锦,肖舜通. 玻璃钢/复合材料. 2010(02)
博士论文
[1]面向车身应用的LGFRP复合材料制备工艺及力学性能研究[D]. 段书用.湖南大学 2016
[2]复合材料层合板损伤模型的建构方法及其应用[D]. 赵士洋.西北工业大学 2014
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
本文编号：3224972
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.3 本文研究内容
2 复合材料力学分析理论基础
2.1 引言
2.2 碳纤维增强复合材料简介
2.2.1 碳纤维增强聚酰胺6复合材料
2.2.2 复合材料铺层设计
2.2.3 复合材料的损伤模式
2.3 复合材料力学分析基础
2.3.1 各向异性弹性力学基础
2.3.2 复合材料宏观力学
2.3.3 复合材料失效理论
2.3.4 复合材料强度力学分析方法
2.4 小结
3碳纤维增强聚酰胺6复合材料力学实验
3.1 引言
3.2 碳纤维增强聚酰胺6复合材料层合板制备
3.3 复合材料层合板力学性能实验方案
3.3.1层合板拉伸实验
3.3.2层合板压缩实验
3.3.3层合板剪切实验
3.4 实验设备与实验步骤
3.4.1 热模压机及层合板制备
3.4.2 CNC雕刻铣床及试件制备
3.4.3 DIC测量系统与应变测量
3.4.4 实验夹具与试件安装
3.4.5 实验步骤
3.5 小结
4 实验结果及数据分析
4.1 引言
4.2 不同纤维含量复合材料实验结果分析
4.2.1 单向拉伸实验结果
4.2.2 单向压缩实验结果
4.2.3 单向剪切实验结果
4.3 不同层数复合材料拉伸实验结果分析
4.3.1纵向拉伸实验
4.3.2横向拉伸实验
4.4 小结
5 预测修正模型
5.1 引言
5.2 MATLAB模型参数计算
5.3 拉伸强度预测修正模型
5.3.1 修正模型构建
5.3.2 预测结果验证
5.4 压缩强度预测修正模型
5.4.1 修正模型构建
5.4.2 预测结果验证
5.5 小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]树脂基复合材料与汽车轻量化[J]. 印明勋,刘莹,乔鑫. 汽车工程师. 2019(01)
[2]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能研究[J]. 张豫坤,牛宏校,邓晨兴. 当代化工研究. 2017(06)
[3]国内碳纤维增强热塑性复合材料研究进展[J]. 徐秋红,谭臻,闫烨,刘丽慧,耿志,李云英. 工程塑料应用. 2014(07)
[4]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[5]基于实验的平面编织层合板拉伸性能预测[J]. 李淑萍,贺军,马少华,佟刚. 沈阳航空航天大学学报. 2013(04)
[6]玻纤含量对长纤维增强聚丙烯性能的影响[J]. 张志坚,龚颖,卢康利,冉文华,张燕. 工程塑料应用. 2013(01)
[7]碳纤维含量对碳纤维增强PE复合材料力学性能的影响[J]. 李力,曹昌林. 铸造技术. 2012(01)
[8]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究现状[J]. 尹翔宇,朱波,刘洪正,郑连勇,张春雷. 高科技纤维与应用. 2011(06)
[9]乘用车车身结构轻量化设计技术研究与实践[J]. 兰凤崇,庄良飘,钟阳,陈吉清,韦兴民. 汽车工程. 2010(09)
[10]碳纤维/聚碳酸酯复合材料研究[J]. 艾娇艳,何元锦,肖舜通. 玻璃钢/复合材料. 2010(02)
博士论文
[1]面向车身应用的LGFRP复合材料制备工艺及力学性能研究[D]. 段书用.湖南大学 2016
[2]复合材料层合板损伤模型的建构方法及其应用[D]. 赵士洋.西北工业大学 2014
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
本文编号：3224972
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