热塑性纤维复合材料多尺度联合仿真研究

发布时间：2021-05-22 00:27

　　纤维增强复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、可设计好等特点,被广泛用于国防工业、航空航天、汽车电子和医疗器械等民生领域。纤维复合材料的微观形态、制品结构和浇口位置都会影响到热塑性复合材料注塑制品在宏观尺度下的力学性能。传统仿真由于在数值分析时默认纤维是各向同性,并且忽略了复合材料微观形态对宏观力学性能的影响,使得数值模拟结果失真和无法进行性能优化,更难以对制品缺陷或者结构强度进行改善。针对传统仿真的不足,本课题立足于热塑性纤维增强复合材料,采用了一种基于模流分析软件Moldex3D、材料建模软件Digimat以及力学分析软件Abaqus的多尺度联合仿真方法,验证了联合仿真的可行性。并基于该方法对熔接线强度和制品强度进行模拟优化。主要内容如下:（1）多尺度联合仿真的技术原理和有效性。阐述了多尺度联合仿真的工作原理,以实验试件为研究对象,以试件的等效应力为参照,验证了基于Moldex3D、Digimat、Abaqus多尺度联合仿真技术的有效性,确定了工程应用的可行性。（2）热塑性纤维复合材料的纤维微观形态对注塑制品力学性能影响。以某盒盖为模型,通过改变纤维的长径比和纤维质量分数,探究纤... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 多尺度联合仿真研究方法描述
    1.3 国内外研究进展
        1.3.1 复合材料微观力学研究现状
        1.3.2 复合材料微观结构与工艺参数研究现状
        1.3.3 多尺度联合仿真发展现状
    1.4 研究主要内容
第二章 多尺度联合仿真可行性研究
    2.1 多尺度联合仿真技术理论基础
        2.1.1 聚合物流动控制方程
        2.1.2 纤维取向模型
    2.2 材料仿真平台Digimat简介
    2.3 多尺度联合仿真可行性研究
        2.3.1 微观尺度上探究联合仿真技术的准确性
        2.3.2 实验试件的联合仿真模拟研究
        2.3.3 计算结果分析
    2.4 本章小结
第三章 纤维微观形态对宏观力学性能的影响研究
    3.1 纤维微观形态理论
    3.2 纤维长径比对宏观力学性能的影响
        3.2.1 纤维长径比对材料力学性能的影响
        3.2.2 纤维长径比对制品宏观力学性能的影响
        3.2.3 计算结果分析
    3.3 纤维质量分数对宏观力学性能的影响
        3.3.1 纤维质量分数对材料力学性能的影响
        3.3.2 纤维质量分数对制品宏观力学性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 基于多尺度联合仿真制品熔接线和力学性能优化研究
    4.1 熔接线强度模拟研究
        4.1.1 熔接线的形成机理和强度
        4.1.2 连接器熔接线强度分析
        4.1.3 结果分析
    4.2 多尺度联合仿真对制品力学性能优化
        4.2.1 汽车某零件初始设计
        4.2.2 优化模具设计
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
作者及导师简介
附件



本文编号：3200637