本文選題：均勻化方法 + 代表性體積單元��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料憑借其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、絕緣耐溫性、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),尤其在汽車工業(yè)(零部件)中。但是,由于其復(fù)雜多變的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在表現(xiàn)出優(yōu)異且復(fù)雜力學(xué)性能的同時(shí),往往也給廣大研究工作者帶來巨大的挑戰(zhàn)。然而,基于雙尺度漸近展開均勻化方法的興起,給復(fù)合材料力學(xué)性能的研究提供了新的思路,許多對單向連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)參數(shù)的研究結(jié)果表明,均勻化方法相較于其它方法往往能給出很好的預(yù)測。首先,本文以長玻纖增強(qiáng)注塑樣條為研究對象,基于其斷面的玻纖分布顯微觀察,建立了相應(yīng)的RVE模型,通過均勻化方法的有限元求解,獲得了長玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的彈性力學(xué)性能,并與樣條拉伸模量對比分析,研究了運(yùn)用均勻化方法預(yù)測非連續(xù)長玻纖增強(qiáng)PP彈性力學(xué)性能的可行性。同時(shí),研究了玻纖增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件和發(fā)泡材料的構(gòu)形規(guī)律,并參數(shù)化分析了各組分彈性模量、泊松比、玻纖取向等因素對其力學(xué)性能的影響。隨后,本文以微發(fā)泡注塑薄壁門板切割樣條為研究對象,基于其斷面結(jié)構(gòu)顯微觀察建立表皮層和發(fā)泡層的RVE模型,然后將均勻化方法與ABAQUS模擬仿真相結(jié)合,分別獲得表皮層和發(fā)泡層的彈性力學(xué)參數(shù),先后進(jìn)行了玻纖增強(qiáng)PP發(fā)泡結(jié)構(gòu)樣條在實(shí)體單元和殼單元下的彎曲仿真線彈性分析,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。對比結(jié)果表明,殼單元仿真結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。此外,本文在殼單元模型基礎(chǔ)上,初步研究了玻纖增強(qiáng)PP微發(fā)泡注塑結(jié)構(gòu)件的非線性性能,并與彎曲試驗(yàn)曲線對比,擬合出發(fā)泡層的簡化兩段剛度力學(xué)參數(shù)。研究表明:均勻化方法預(yù)測非連續(xù)長玻纖增強(qiáng)注塑件的等效彈性力學(xué)性能具有較高的工程可行性,能進(jìn)一步為玻纖增強(qiáng)注塑件的結(jié)構(gòu)服役性能分析提供科學(xué)依據(jù);本文提出的RVE建模方法考慮了纖維兩端PP的長度,較傳統(tǒng)的連續(xù)纖維RVE模型更為合理;運(yùn)用ABAQUS分析發(fā)泡層的彈性模量具有較高的可靠性;殼單元模型仿真較實(shí)體單元更為準(zhǔn)確,且靈活度更高。
[Abstract]:Glass fiber reinforced resin matrix composites are widely used in various industries, especially in automobile industry, because of their advantages of high strength, light weight, good insulation and temperature resistance and good corrosion resistance. However, because of its complex and changeable internal structure, its excellent and complex mechanical properties often bring great challenges to the majority of researchers at the same time. However, based on the emergence of two-scale asymptotic expansion homogenization method, a new idea is provided for the study of mechanical properties of composites. Many studies on mechanical parameters of unidirectional continuous fiber reinforced composites show that, Compared with other methods, the homogenization method can give a good prediction. Firstly, the long glass fiber reinforced injection spline is taken as the research object. Based on the microscopic observation of the glass fiber distribution in the section, the corresponding RVE model is established and solved by the finite element method of homogenization. The elastic properties of long glass fiber reinforced composites were obtained and compared with the tensile modulus of spline. The feasibility of using homogenization method to predict the elastic properties of PP reinforced by long glass fiber was studied. At the same time, the configuration of glass fiber reinforced structural parts and foamed materials was studied, and the effects of elastic modulus, Poisson's ratio and glass fiber orientation on the mechanical properties were analyzed parameterized. Then, the RVE model of the surface layer and foaming layer is established based on the microscopic observation of micro-foaming injection molding thin-walled door plate, and then the homogenization method is combined with the simulation of ABAQUS. The elastic mechanical parameters of the epidermis and foamed layer were obtained, and the linear elastic analysis of fiberglass reinforced PP foamed structure spline under solid element and shell element was carried out successively, and the results were compared with the experimental results. The comparison results show that the simulation results of shell element have high accuracy. In addition, on the basis of shell element model, the nonlinear properties of glass fiber reinforced PP microfoamed injection molded parts are preliminarily studied, and compared with the bending test curves, the simplified two-stage stiffness mechanical parameters of foamed layer are fitted. The results show that the homogenization method has high engineering feasibility in predicting the equivalent elastic mechanical properties of discontinuous long glass fiber reinforced injection molded parts, and can provide scientific basis for the analysis of the structural service performance of glass fiber reinforced injection molded parts. The RVE modeling method proposed in this paper takes into account the length of PP at both ends of the fiber, which is more reasonable than the traditional continuous fiber RVE model, the elastic modulus of foamed layer is more reliable by using ABAQUS, and the simulation of shell element model is more accurate than that of solid element. And the flexibility is higher.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：1852617