【摘要】：本文研究的熱塑性塑料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)以連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯(GF/PP)單向布制作蒙皮,聚丙烯(PP)制作蜂窩芯,是一種具備優(yōu)異力學(xué)性能且便于一體化回收的輕量化結(jié)構(gòu)。非常適合用于制作汽車(chē)的輕量化零部件,且便于循環(huán)利用。由于蜂窩夾層板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其最突出的性能就是抗彎性能,本文將深入研究這種塑料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的完整三點(diǎn)彎曲過(guò)程,并進(jìn)一步對(duì)峰值載荷和比吸能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。論文的主要內(nèi)容如下:(1)通過(guò)對(duì)不同規(guī)格的蜂窩夾層板測(cè)試結(jié)果的分析,發(fā)現(xiàn)蜂窩夾層板的整個(gè)彎曲過(guò)程主要分為兩個(gè)階段,前撓曲階段和后撓曲階段。第一階段,載荷近似線性增長(zhǎng),稱之為前撓曲階段。該階段為蜂窩夾層板的正常使用范圍,達(dá)到峰值之后蜂窩夾層板將出現(xiàn)不可逆的破壞。第二階段,載荷達(dá)到峰值之后迅速下降到某一載荷,且持續(xù)穩(wěn)定,形成一個(gè)平臺(tái),稱之為后撓曲階段。該階段蜂窩夾層板發(fā)生破壞,蜂窩夾層板進(jìn)入持續(xù)的吸能階段。(2)通過(guò)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)研究了不同幾何尺寸的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的抗彎性能,并通過(guò)分析測(cè)試結(jié)果獲得了幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)夾層板抗彎性能的影響趨勢(shì),涉及到的關(guān)鍵因素有蒙皮鋪層方式、蒙皮厚度、蜂窩芯方向、蜂窩芯孔徑和蜂窩芯高度,評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為峰值載荷、平均載荷、總吸能和比吸能。(3)總結(jié)各種規(guī)格夾層板的最終失效模式,發(fā)現(xiàn)一共出現(xiàn)兩種主要的失效模式,分別為失效模式A和失效模式B,從宏觀上分析發(fā)現(xiàn)夾層板的鋪層方式和蒙皮厚度會(huì)影響夾層板彎曲失效模式的類型。結(jié)合有限元技術(shù)分析得到出現(xiàn)兩種失效模式的原因?yàn)槌跏技虞d時(shí),蜂窩芯上的應(yīng)力分布不同,導(dǎo)致蜂窩芯的初始失效面積不同,進(jìn)而影響了失效的擴(kuò)展方式,所以出現(xiàn)了兩種失效模式。且通過(guò)微觀分析發(fā)現(xiàn)兩種失效形式的夾層板上蒙皮的失效原因均為表層斷裂和內(nèi)部分層。(4)通過(guò)響應(yīng)面法建立了胞元壁厚(t),胞元直徑(R),夾芯高度(H_c),面板厚度(H_f)與峰值載荷和比吸能的響應(yīng)近似模型,并對(duì)蜂窩夾層板峰值載荷和比吸能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)不存在同時(shí)達(dá)到峰值載荷最小和比吸能最大的情況,只能根據(jù)實(shí)際需要來(lái)權(quán)衡這兩個(gè)指標(biāo)。通過(guò)遺傳算法求解,獲得了一組Pareto最優(yōu)解,為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的抗撞性設(shè)計(jì)提供參考。通過(guò)以上研究,詳細(xì)分析了塑料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的完整彎曲過(guò)程,為其在工程上的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持和理論支持。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2618557