汽车多胞金属—碳纤维复合薄壁管轴向压溃性能研究
发布时间：2021-12-29 12:10
随着全世界汽车保有量的持续增加,交通事故发生的概率日益增大,汽车尾气排放量也与日俱增,汽车的安全问题和环境污染问题迫在眉睫。传统车身设计通过提高汽车质量来增加碰撞安全性,这会带来更多的能耗和更高的尾气排放量。轻量化设计则是在新材料、新工艺、新结构等领域进行全方位探索,力图在设计汽车车身结构时能兼顾碰撞安全性和轻量化设计要求。碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）具有极高的纤维轴向比强度,通过合理的设计可以得到吸能承载特性优异的薄壁吸能结构,特别适用于制造包括吸能盒在内的汽车被动安全防护结构。本文以汽车轻量化为目标,提出并构建了一种新型汽车多胞金属-碳纤维薄壁复合管结构,通过仿真和实验对其轴向压溃性能展开了系统的研究。首先,基于不同截面形状的金属多胞结构设计方案,通过数值方法评价了它们的轴向压溃性能,验证了多胞填充圆管这一截面形状具有优异的吸能特性。然后,依照ASTM复合材料类相关标准,测量了本研究所用的CFRP材料的基础力学性能参数,通过CFRP单管的轴向压溃实验和仿真进行有效的对标,验证了CFRP管数值建模的有效性及相应力学参数...
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 FRP薄壁结构抗撞性能实验研究现状
1.2.2 FRP薄壁结构抗撞性能仿真研究现状
1.2.3 Metal-FRP薄壁复合结构抗撞性能研究现状
1.3 课题主要研究内容
2 碳纤维基础材料力学性能与仿真建模
2.1 碳纤维材料基础力学实验
2.2 碳纤维单管轴向压溃实验
2.3 薄壁管结构轴向压溃仿真建模策略
2.4 碳纤维单管轴向压溃有限元仿真
2.5 小结
3 截面形状对多胞金属薄壁复合管结构抗撞性能的影响分析
3.1 金属薄壁结构轴向压溃理论
3.1.1 薄壁圆管
3.1.2 薄壁方管
3.2 截面形状方案设计
3.3 不同截面形状薄壁铝管轴压数值模型的建立
3.3.1 数值模型有效性验证
3.3.2 不同截面方案的薄壁铝管数值建模
3.4 薄壁结构轴向压溃性能评价指标
3.5 不同截面形状薄壁铝管轴压性能比对
3.6 小结
4 多胞碳纤维薄壁复合管结构轴向压溃性能实验研究
4.1 多胞碳纤维薄壁复合管结构的制备
4.1.1 多胞结构截面尺寸的方案设计
4.1.2 多胞结构的制备方法
4.2 多胞碳纤维薄壁复合管结构的轴向压溃实验
4.2.1 实验平台
4.2.2 实验过程
4.3 设计因素对多胞碳纤维薄壁复合管结构的轴压性能的影响
4.3.1 胞元数目的影响
4.3.2 胞元壁厚的影响
4.3.3 不同胞元管径组配的影响
4.4 小结
5 多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构轴向压溃性能研究
5.1 多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构的制备
5.1.1 多胞结构的对比方案设计
5.1.2 多胞结构的制备方法
5.2 多胞AL-CFRP薄壁复合管结构的轴压数值建模及结果
5.2.1 AL-CFRP复合胞元轴向压溃实验
5.2.2 数值建模及结果
5.3 设计因素对多胞Metal-CFRP复合管结构轴压性能的影响分析
5.3.1 构造材料的影响
5.3.2 胞元数目的影响
5.4 小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车安全性问题及应对措施[J]. 陈自然. 科学技术创新. 2019(03)
[2]新颖圆形多胞复合填充结构的耐撞性[J]. 闫晓刚,张勇,林继铭,徐翔,赖雄鸣. 复合材料学报. 2018(08)
[3]复合材料薄壁管轴向压溃吸能特性数值分析[J]. 牟浩蕾,任健,邹田春,林龙祥. 航空制造技术. 2015(19)
[4]纤维铝合金层板的研究进展[J]. 郑兴伟,何雪婷,刘红兵,孙中刚. 材料导报. 2013(S1)
[5]变截面薄板技术在车身轻量化上的应用[J]. 施志刚,王宏雁. 上海汽车. 2008(08)
[6]Carbon-Epoxy圆管件的静态吸能特征[J]. 陈永刚,益小苏,许亚洪,唐邦铭,张子龙. 航空学报. 2005(02)
[7]引发角对碳纤维/环氧复合材料圆管件轴向压溃性能的影响[J]. 陈永刚,许亚洪,益小苏. 材料工程. 2004(12)
博士论文
[1]多目标优化方法CBQNA研究及其在结构冲击碰撞中的应用[D]. 樊璐璐.吉林大学 2018
[2]薄壁结构轴向冲击能量吸收性能分析与改进设计[D]. 唐智亮.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]CFRP薄壁圆管轴向压溃响应及耐撞性研究[D]. 曹文锋.湖南大学 2017
[2]FSAE赛车复合材料碰撞缓冲结构研究[D]. 赵景慧.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于虚拟试验的汽车40%偏置碰撞抗撞性研究[D]. 邓召文.西南林学院 2008
本文编号：3556101
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 FRP薄壁结构抗撞性能实验研究现状
1.2.2 FRP薄壁结构抗撞性能仿真研究现状
1.2.3 Metal-FRP薄壁复合结构抗撞性能研究现状
1.3 课题主要研究内容
2 碳纤维基础材料力学性能与仿真建模
2.1 碳纤维材料基础力学实验
2.2 碳纤维单管轴向压溃实验
2.3 薄壁管结构轴向压溃仿真建模策略
2.4 碳纤维单管轴向压溃有限元仿真
2.5 小结
3 截面形状对多胞金属薄壁复合管结构抗撞性能的影响分析
3.1 金属薄壁结构轴向压溃理论
3.1.1 薄壁圆管
3.1.2 薄壁方管
3.2 截面形状方案设计
3.3 不同截面形状薄壁铝管轴压数值模型的建立
3.3.1 数值模型有效性验证
3.3.2 不同截面方案的薄壁铝管数值建模
3.4 薄壁结构轴向压溃性能评价指标
3.5 不同截面形状薄壁铝管轴压性能比对
3.6 小结
4 多胞碳纤维薄壁复合管结构轴向压溃性能实验研究
4.1 多胞碳纤维薄壁复合管结构的制备
4.1.1 多胞结构截面尺寸的方案设计
4.1.2 多胞结构的制备方法
4.2 多胞碳纤维薄壁复合管结构的轴向压溃实验
4.2.1 实验平台
4.2.2 实验过程
4.3 设计因素对多胞碳纤维薄壁复合管结构的轴压性能的影响
4.3.1 胞元数目的影响
4.3.2 胞元壁厚的影响
4.3.3 不同胞元管径组配的影响
4.4 小结
5 多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构轴向压溃性能研究
5.1 多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构的制备
5.1.1 多胞结构的对比方案设计
5.1.2 多胞结构的制备方法
5.2 多胞AL-CFRP薄壁复合管结构的轴压数值建模及结果
5.2.1 AL-CFRP复合胞元轴向压溃实验
5.2.2 数值建模及结果
5.3 设计因素对多胞Metal-CFRP复合管结构轴压性能的影响分析
5.3.1 构造材料的影响
5.3.2 胞元数目的影响
5.4 小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车安全性问题及应对措施[J]. 陈自然. 科学技术创新. 2019(03)
[2]新颖圆形多胞复合填充结构的耐撞性[J]. 闫晓刚,张勇,林继铭,徐翔,赖雄鸣. 复合材料学报. 2018(08)
[3]复合材料薄壁管轴向压溃吸能特性数值分析[J]. 牟浩蕾,任健,邹田春,林龙祥. 航空制造技术. 2015(19)
[4]纤维铝合金层板的研究进展[J]. 郑兴伟,何雪婷,刘红兵,孙中刚. 材料导报. 2013(S1)
[5]变截面薄板技术在车身轻量化上的应用[J]. 施志刚,王宏雁. 上海汽车. 2008(08)
[6]Carbon-Epoxy圆管件的静态吸能特征[J]. 陈永刚,益小苏,许亚洪,唐邦铭,张子龙. 航空学报. 2005(02)
[7]引发角对碳纤维/环氧复合材料圆管件轴向压溃性能的影响[J]. 陈永刚,许亚洪,益小苏. 材料工程. 2004(12)
博士论文
[1]多目标优化方法CBQNA研究及其在结构冲击碰撞中的应用[D]. 樊璐璐.吉林大学 2018
[2]薄壁结构轴向冲击能量吸收性能分析与改进设计[D]. 唐智亮.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]CFRP薄壁圆管轴向压溃响应及耐撞性研究[D]. 曹文锋.湖南大学 2017
[2]FSAE赛车复合材料碰撞缓冲结构研究[D]. 赵景慧.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于虚拟试验的汽车40%偏置碰撞抗撞性研究[D]. 邓召文.西南林学院 2008
本文编号：3556101
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