结构胶接CFRP帽形薄壁梁压溃性能分析及优化
发布时间：2022-02-14 20:15
基于目前汽车工业对于车身轻量化的需求,碳纤维复合材料（CFRP）以比模量和比吸能大,密度小,成型方便等优点受到汽车厂商的青睐。基于此现状,近年来CFRP车身结构的耐撞性研究也备受关注。本文通过实验、数值仿真以及优化设计相结合的方法,对CFRP帽形薄壁梁的截面尺寸以及铺层厚度的优化设计进行了研究,主要研究内容包括:（1）使用USN15000碳纤维预浸布通过模压成型的方法,制备基本力学性能测试试件和CFRP帽形薄壁梁;根据ASTM实验标准对CFRP的基本力学性能进行了测试,获得CFRP的各项基本力学性能参数,以用于后续仿真分析;通过准静态轴向压溃实验,获得CFRP帽形薄壁梁在压溃过程中的载荷-位移曲线以及失效形貌。（2）CFRP帽形薄壁梁压溃有限元模型在LS-DYNA中创建,采用MAT54号材料模型,基于Chang-Chang准则对CFRP进行失效判断;CFRP层间树脂以及帽形薄壁梁粘接胶层的模拟采用Tiebreak的接触方式进行失效判断;CFRP帽形薄壁梁的壁板采用两层壳单元通过分层建模的方式来创建。（3）在得到有效有限元建模结果的基础上,以帽形薄壁梁的截面尺寸L1和L2以及0°、45°...
【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】：74 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
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本章小结
2 复合材料力学及设计基础
2.1 复合材料的定义
2.2 复合材料弹性力学基础
2.2.1 各向异性弹性力学基本方程
2.2.2 连续纤维增强复合材料的强度
2.3 复合材料结构设计方法
2.4 本章小结
3 CFRP试验试件制备过程研究
3.1 复合材料成型工艺
3.2 CFRP胶接成型工艺
3.2.1 胶接机理
3.2.2 CFRP胶接特点
3.2.3 胶接强度的影响因素
3.3 CFRP基本力学性能测试试件制备
3.4 CFRP帽形薄壁梁制备
3.5 本章小结
4 CFRP基本力学性能测试
4.1 CFRP测试试验方案
4.2 试验设备和仪器
4.3 CFRP准静态拉伸试验
4.3.1 CFRP准静态拉伸试验步骤
4.3.2 试验结果和分析
4.4 CFRP准静态压缩试验
4.4.1 CFRP准静态压缩试验步骤
4.4.2 试验结果和分析
4.5 CFRP准静态剪切试验
4.5.1 CFRP准静态剪切试验步骤
4.5.2 试验结果和分析
4.6 本章小结
5 CFRP帽形薄壁梁轴向压溃实验与仿真研究
5.1 CFRP帽形薄壁梁压溃实验
5.1.1 试验方案
5.1.2 试验设备和仪器
5.1.3 试验步骤
5.1.4 试验结果和分析
5.2 CFRP帽形薄壁梁压溃过程仿真分析
5.2.1 CFRP材料失效模型
5.2.2 粘接模拟接触失效算法
5.2.3 CFRP帽形薄壁梁压溃有限元模型
5.3 试验与仿真结果对比分析
5.4 本章小结
6 基于CFRP帽形薄壁梁压溃性能的铺层厚度与截面尺寸优化
6.1 试验设计及优化方法介绍
6.1.1 试验设计方法
6.1.2 近似模型方法
6.1.3 遗传算法
6.2 多目标优化问题的定义
6.3 优化流程
6.4 代理模型及误差
6.5 优化结果分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车保险杠专用复合材料及其成型工艺研究进展[J]. 黄凯,廖秋慧,陈杰. 合成树脂及塑料. 2017(05)
[2]复合材料机身C型柱准静态压溃仿真及失效模式[J]. 解江,马骢瑶,周建,牟浩蕾,冯振宇. 航空材料学报. 2017(02)
[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]复合材料波纹板轴向压溃仿真及机身框段适坠性分析[J]. 牟浩蕾,邹田春,杜月娟,解江. 航空材料学报. 2015(04)
[5]复合材料层合板力学性能试验研究[J]. 石小红,李成友,王婷婷,姜年朝,周光明. 工程与试验. 2014(01)
[6]炭黑增强橡胶复合材料力学行为的三维数值模拟[J]. 李庆,杨晓翔. 固体力学学报. 2013(06)
[7]通用飞机用复合材料应用现状与发展趋势[J]. 党婧,高丽红,杨利. 粘接. 2013(07)
[8]胶层厚度对胶连接接头承载力的影响机理与控制[J]. 袁辉,刘鹏飞,王景全,马毓,赵启林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]工程优化设计中的近似模型技术[J]. 韩鼎,郑建荣. 华东理工大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]复合材料胶接强度分析[J]. 惠嘉,万小朋,赵美英. 机械制造. 2012(07)
博士论文
[1]新型聚酰亚胺树脂基复合材料的制备及性能研究[D]. 耿东兵.武汉理工大学 2007
[2]树脂基复合材料计算机辅助成型工艺关键技术的研究[D]. 王共冬.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于三维负泊松比结构的吸能盒设计与优化[D]. 杨星.大连理工大学 2017
[2]碳纤维复合材料纯电动汽车车身结构优化设计[D]. 刘保公.湖南大学 2016
[3]基于侧碰的车身梯度性能零部件防撞性能优化[D]. 张富博.大连理工大学 2016
[4]钢-CFRP胶接接头疲劳损伤特性试验研究[D]. 赵京南.大连理工大学 2016
[5]复合材料薄壁结构抗撞性优化设计[D]. 张哲绎.燕山大学 2016
[6]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[7]复合材料薄壁管件的吸能特性与数值模拟[D]. 林景水.上海交通大学 2015
[8]碳纤维复合材料发动机罩优化设计研究[D]. 韩鹏.吉林大学 2011
[9]三维编织复合材料几何建模及界面损伤力学研究[D]. 孙晓强.山东轻工业学院 2011
[10]管材滚珠旋压成形工艺研究[D]. 张宁.沈阳理工大学 2010
本文编号：3625201
【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】：74 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
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本章小结
2 复合材料力学及设计基础
2.1 复合材料的定义
2.2 复合材料弹性力学基础
2.2.1 各向异性弹性力学基本方程
2.2.2 连续纤维增强复合材料的强度
2.3 复合材料结构设计方法
2.4 本章小结
3 CFRP试验试件制备过程研究
3.1 复合材料成型工艺
3.2 CFRP胶接成型工艺
3.2.1 胶接机理
3.2.2 CFRP胶接特点
3.2.3 胶接强度的影响因素
3.3 CFRP基本力学性能测试试件制备
3.4 CFRP帽形薄壁梁制备
3.5 本章小结
4 CFRP基本力学性能测试
4.1 CFRP测试试验方案
4.2 试验设备和仪器
4.3 CFRP准静态拉伸试验
4.3.1 CFRP准静态拉伸试验步骤
4.3.2 试验结果和分析
4.4 CFRP准静态压缩试验
4.4.1 CFRP准静态压缩试验步骤
4.4.2 试验结果和分析
4.5 CFRP准静态剪切试验
4.5.1 CFRP准静态剪切试验步骤
4.5.2 试验结果和分析
4.6 本章小结
5 CFRP帽形薄壁梁轴向压溃实验与仿真研究
5.1 CFRP帽形薄壁梁压溃实验
5.1.1 试验方案
5.1.2 试验设备和仪器
5.1.3 试验步骤
5.1.4 试验结果和分析
5.2 CFRP帽形薄壁梁压溃过程仿真分析
5.2.1 CFRP材料失效模型
5.2.2 粘接模拟接触失效算法
5.2.3 CFRP帽形薄壁梁压溃有限元模型
5.3 试验与仿真结果对比分析
5.4 本章小结
6 基于CFRP帽形薄壁梁压溃性能的铺层厚度与截面尺寸优化
6.1 试验设计及优化方法介绍
6.1.1 试验设计方法
6.1.2 近似模型方法
6.1.3 遗传算法
6.2 多目标优化问题的定义
6.3 优化流程
6.4 代理模型及误差
6.5 优化结果分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车保险杠专用复合材料及其成型工艺研究进展[J]. 黄凯,廖秋慧,陈杰. 合成树脂及塑料. 2017(05)
[2]复合材料机身C型柱准静态压溃仿真及失效模式[J]. 解江,马骢瑶,周建,牟浩蕾,冯振宇. 航空材料学报. 2017(02)
[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]复合材料波纹板轴向压溃仿真及机身框段适坠性分析[J]. 牟浩蕾,邹田春,杜月娟,解江. 航空材料学报. 2015(04)
[5]复合材料层合板力学性能试验研究[J]. 石小红,李成友,王婷婷,姜年朝,周光明. 工程与试验. 2014(01)
[6]炭黑增强橡胶复合材料力学行为的三维数值模拟[J]. 李庆,杨晓翔. 固体力学学报. 2013(06)
[7]通用飞机用复合材料应用现状与发展趋势[J]. 党婧,高丽红,杨利. 粘接. 2013(07)
[8]胶层厚度对胶连接接头承载力的影响机理与控制[J]. 袁辉,刘鹏飞,王景全,马毓,赵启林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]工程优化设计中的近似模型技术[J]. 韩鼎,郑建荣. 华东理工大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]复合材料胶接强度分析[J]. 惠嘉,万小朋,赵美英. 机械制造. 2012(07)
博士论文
[1]新型聚酰亚胺树脂基复合材料的制备及性能研究[D]. 耿东兵.武汉理工大学 2007
[2]树脂基复合材料计算机辅助成型工艺关键技术的研究[D]. 王共冬.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于三维负泊松比结构的吸能盒设计与优化[D]. 杨星.大连理工大学 2017
[2]碳纤维复合材料纯电动汽车车身结构优化设计[D]. 刘保公.湖南大学 2016
[3]基于侧碰的车身梯度性能零部件防撞性能优化[D]. 张富博.大连理工大学 2016
[4]钢-CFRP胶接接头疲劳损伤特性试验研究[D]. 赵京南.大连理工大学 2016
[5]复合材料薄壁结构抗撞性优化设计[D]. 张哲绎.燕山大学 2016
[6]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[7]复合材料薄壁管件的吸能特性与数值模拟[D]. 林景水.上海交通大学 2015
[8]碳纤维复合材料发动机罩优化设计研究[D]. 韩鹏.吉林大学 2011
[9]三维编织复合材料几何建模及界面损伤力学研究[D]. 孙晓强.山东轻工业学院 2011
[10]管材滚珠旋压成形工艺研究[D]. 张宁.沈阳理工大学 2010
本文编号：3625201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3625201.html
