【摘要】：復合材料的應用日益廣泛,其中玻纖增強復合材料以其比強度大、比模量高等優(yōu)異性能,在辦公椅產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛地應用。通過應用玻纖增強復合材料,可讓辦公椅五星腳等結構件在滿足強度要求的同時減少用料,并降低生產(chǎn)成本。玻纖增強復合材料在注塑成型過程當中由于熔料流動而使纖維產(chǎn)生取向,成型產(chǎn)品的力學性能呈現(xiàn)各向異性。本文以辦公椅五星腳為例,在PA6+45%GF(尼龍+45%玻纖)材料試驗基礎上,聯(lián)合模流分析和結構有限元分析,進行系統(tǒng)性地優(yōu)化設計與研究。主要工作內(nèi)容和成果如下:1.對企業(yè)在纖維增強復合材料制件研發(fā)生產(chǎn)當中面臨的主要問題進行了深度調查和分析,并對纖維增強復合材料中纖維取向的數(shù)值模擬技術,以及材料力學性能仿真技術的研究現(xiàn)狀進行了分析,從而確立了本文的研究方法和實施方案。2.針對注塑工藝對材料力學性能的影響,利用Moldflow仿真模擬技術設計最佳纖維取向樣板結構,并基于正交試驗法,設計注塑工藝參數(shù),進行注塑實驗。從樣板上切割拉伸測試樣條進行拉伸測試,并分析了注塑工藝對材料力學性能的影響。3.將注塑樣板在與纖維方向成0°、45°、90°方向上切割出測試樣條,并對樣條進行拉伸應力應變測試,評價纖維取向及工藝參數(shù)對材料力學性能的影響。采用掃描電鏡對試樣斷口進行觀察,分析了纖維取向情況。利用Advanced Material Exchange軟件將樣板纖維取向從模流分析結果映射到樣條結構有限元模型,并基于測試所得應力應變數(shù)據(jù),擬合材料模型,在ABAQUS中模擬樣條拉伸。評估模擬拉伸結果與試驗結果誤差。4.對五星腳結構及注塑模具進行了設計,并分析了注塑過程纖維取向。采用纖維取向映射方法,對PA6+45%GF材質辦公椅五星椅腳進行結構有限元分析,并優(yōu)化椅腳結構,使其滿足強度要求。對五星腳進行靜壓強度測試,并對比模擬結果,評估仿真優(yōu)化準確性。通過注塑正交試驗及拉伸測試分析了注塑工藝對玻纖取向及材料力學性能的影響�；跍y試數(shù)據(jù)進行了材料力學性能的數(shù)值模擬,并以此對五星椅腳進行仿真分析,取得了較好的成果,對其他纖維增強注塑制件的設計具有重要的指導意義。
【圖文】：

同時在塑料當中添加玻璃纖維制成復合材料，其強度也得到大幅業(yè)當中，，座椅主要結構件中塑料材質占比較大，尤其是網(wǎng)椅及高端、甚至高達 80%以上。例如在部分企業(yè)生產(chǎn)的網(wǎng)椅中，椅腳材料多采+玻纖），扶手采用 PP（聚丙烯），座框、靠背等采用 PP+GF（聚丙烯升降氣桿和托盤外，其他結構件全部由塑料材料生產(chǎn)。辦公椅塑料結產(chǎn)方式，在設計生產(chǎn)當中，經(jīng)常會發(fā)生試模產(chǎn)品強度不合格，滿足不而重新修改設計并修模，有的甚至需要多次修改。題研究正是針對合作企業(yè)浙江XX椅業(yè)股份有限公司在實際研發(fā)過程司產(chǎn)品在研發(fā)期間為達到強度標準要求，往往要經(jīng)過多次修模，嚴重后了產(chǎn)品交貨期及上市時間。任何辦公椅產(chǎn)品，在上市前都要通過一準，有國內(nèi)的 GB/T 2280/10357 測試標準，歐盟的 EN1335 測試標準5.1 測試標準，其中尤以美國的 BIFMA 標準要求最為嚴格，對辦公椅乎苛刻，例如對椅腳的靜壓測試達到 11120N。測試標準項目繁多，強度、沖擊強度測試，靠背的耐壓和疲勞強度測試，扶手的垂直、水如圖 1-1 所示為測試過程中發(fā)生斷裂的椅腳。

圖 1-2 Helius：MCT 分析流程航天局使用Helius對宇宙神-5級間適配器進行優(yōu)化設計試結果進行比較，發(fā)現(xiàn)飛行器仿真模型與實際模型的.5%。用 Moldflow 對保壓壓力對纖維取向的影響及對制件力過試驗驗證了模擬的準確性。梁軍等[34]通過有限元軟件了周期性單向復合材料和三維四向編織復合材料的各項明專利中提出了一種基于ABAQUS和Moldflow聯(lián)合仿方法。其將 Moldflow 中得到的纖維取向通過運行元網(wǎng)格中進行分析。張成[36]通過 MPI 軟件和 Algor 軟玻纖增強聚丙烯的纖維取向和力學性能進行了研究，并結果與試驗結果之間的差距。士論文中對長玻纖增強 PP（LGFPP）的玻纖取向分布利用 Moldflow 對汽車儀表盤進行了纖維取向模擬預測向張量分布情況。為了對模擬情況進行有效的驗證，從
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TS665.4;TB332

【參考文獻】

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本文編號：2595826