温度与湿度对车用CFRP板层间老化特性的影响研究

发布时间：2022-08-10 18:05

　　近年来随着汽车轻量化要求的逐步提高,CFRP等轻质复合材料被越来越多的汽车厂商运用到实际生产制造当中,其中应用最为广泛的为平面正交铺层碳纤维,该种碳纤维在其平面内的力学性能一般较为稳定不易发生破坏,但层间由于缺少纤维的增强作用是性能最为薄弱的方向。并且汽车经常服役在恶劣温度、湿度等老化环境下,在此环境下汽车上的碳纤维层间结构更易发生老化损伤。因此本文主要针对汽车服役老化环境对碳纤维层间结构的影响情况展开研究,找寻碳纤维层间结构在不同老化环境下的性能变化规律,并提出老化后的碳纤维层间失效判断模型,为碳纤维复合材料在汽车上更为广泛的应用提供理论依据。具体内容如下:第一:为了探究碳纤维层间结构在不同温度老化环境下的性能变化规律,本文结合汽车实际服役环境,设计了高温（80℃）、低温（-40℃）、高低温循环（-40℃~80℃）人工温度老化环境,及相应的碳纤维层间拉伸、剪切及弯曲老化性能测试实验,通过相应实验对不同温度老化时间后的碳纤维层间性能进行测试,建立随老化时间的碳纤维层间性能变化规律曲线,通过宏观断面观察与化学特性测试相结合的方式揭示层间性能的老化作用机理,并对不同温度老化环境的影响程度进... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高低温老化环境对CFRP层间性能影响的研究现状
        1.2.1 服役温度下的CFRP性能
        1.2.2 温度老化下的CFRP性能
    1.3 温湿耦合环境对CFRP层间性能影响的研究现状
        1.3.1 温湿耦合环境下的CFRP老化性能
    1.4 碳纤维复合材料老化后的仿真研究现状
    1.5 论文选题与研究内容
        1.5.1 论文选题
        1.5.2 研究内容
第2章 温度老化环境对碳纤维层间性能的影响
    2.1 引言
    2.2 实验方案设计与样件制作
        2.2.1 制定实验方案
        2.2.2 材料选择
        2.2.3 实验设备选备
    2.3 温度老化试验测试
        2.3.1 高温老化对CFRP层间力学性能的影响
        2.3.2 低温老化对CFRP层间力学性能的影响
        2.3.3 温度循环老化对CFRP层间力学性能的影响
    2.4 不同温度老化环境下的失效强度对比研究
    2.5 温度老化前后的碳纤维层间化学测试分析
        2.5.1 温度老化前后的碳纤维复合材料FTIR测试结果
    2.6 本章小结
第3章 温湿耦合老化环境对碳纤维层间性能的影响
    3.1 引言
    3.2 温湿耦合老化试验测试
        3.2.1 高温高湿老化对CFRP层间力学性能的影响
        3.2.2 湿热循环老化对CFRP层间力学性能的影响
    3.3 不同湿热老化环境下的失效强度对比研究
    3.4 温度湿度耦合老化前后的碳纤维层间化学测试分析
    3.5 本章小结
第4章 碳纤维复合材料老化后层间失效判断模型的建立
    4.1 引言
    4.2 基于有限元仿真的碳纤维层间应力分析
        4.2.1 碳纤维复合材料纤维层建模理论
        4.2.2 碳纤维复合材料层间建模理论
    4.3 有限元仿真模型的构建
        4.3.1 碳纤维复合材料纤维层的模型建立
        4.3.2 碳纤维复合材料层间粘性层的模型构建
    4.4 仿真分析
        4.4.1 仿真精确性分析
        4.4.2 应力均匀性分析
    4.5 碳纤维老化后的层间失效判断模型建立
        4.5.1 内聚力模型的牵引力-位移准则原理
        4.5.2 基于双线性准则的高温老化后层间失效判断模型
    4.6 老化后层间失效判断模型的验证与应用
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所获得的科研成果
致谢



本文编号：3674104