热塑性碳纤维复材“纤维拟零应力”快速成型方法研究

发布时间：2023-03-04 19:27

　　能源的过度消耗和环境的持续破坏是人类发展所避免不了的巨大难题,新能源和轻量化进程是汽车产业发展的主流趋势,如何减轻汽车的整备质量,降低燃料损耗,减少尾气排放已成为现下的研究热点。作为新兴材料领域的领军者,复合材料无疑是解决该问题最佳手段之一,而质量轻、强度硬度高、比模量大等优点使碳纤维增强复材成为其中最具代表性的轻量化材料。热塑性复材相比于热固性复材,具有环保、可回收等优点。与短纤和长纤制品相比,连续纤维制品具有更出色的强度和刚度,故热塑性连续碳纤维复材具有极高的研究价值,但因碳纤维韧性差、热塑性树脂粘度高,且连续单向预浸料相比于编织布结构缺少剪切变形能力,故在成型时会出现起皱、角部纤维断裂等问题。针对连续纤维复材制品在大批量生产中的成型效率和成型质量等问题,学者们一直在寻求一种快速高效、成型缺陷少的制造技术。本文以民用工业需求为导向,针对像连续纤维与热塑性树脂这类塑性变形能力相差十分悬殊的复合板材的成型问题,提出了“纤维拟零应力”(Fiber Quasi-Zero Stress,FQZS)快速模压成型方法。该方法将不可展的复杂三维复材制品,利用准各向同性One-Step逆成形算法分析...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 复合材料研究现状
        1.2.1 连续碳纤维增强复材研究现状
        1.2.2 热塑性碳纤维复材成型性研究现状
    1.3 One-Step逆成形研究现状
    1.4 选题意义及研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
2 复合材料成型及One-Step理论基础
    2.1 引言
    2.2 复合材料基础简介
        2.2.1 增强纤维属性介绍
        2.2.2 PA族材料属性介绍
        2.2.3 复合材料铺层介绍
    2.3 复合材料力学基础
        2.3.1 单层层合板理论
        2.3.2 经典层合板理论
        2.3.3 一阶剪切变形理论
    2.4 复合材料成型方法
    2.5 One-Step基本理论
        2.5.1 基本思想
        2.5.2 运动方程
        2.5.3 本构方程
        2.5.4 初始解迭代
    2.6 本章小节
3 FQZS实验流程及坯料预示
    3.1 引言
    3.2 CCFRTPs成型解决思想及手段
    3.3 实验流程及方案
        3.3.1 材料属性及层合板制备
        3.3.2 实验流程及坯料预示
        3.3.3 FQZS本构形式
        3.3.4力学性能实验
    3.4 坯料预示及仿真迭代
    3.5 本章小节
4 FQZS成型方法结果分析
    4.1 引言
    4.2 成型性实验设定
    4.3 方盒制品的冲压成形/型与试验对比
        4.3.1 金属盒制品成形
        4.3.2 CCFRTPs盒制品成型
        4.3.3 准静态承载能力比对
    4.4 不同成型温度下盒制品的承载能力对比
    4.5 不同豁口补强匹配模式成型及承载能力对比
        4.5.1 不同匹配模式成型结果
        4.5.2 各匹配模式的准静态抗压能力
    4.6 剪裁残余豁口分析
    4.7 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3754860