發(fā)布時間：2021-03-11 01:00

　　隨著電動汽車的發(fā)展,汽車輕量化研究越來越重要,碳纖維復(fù)合材料泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)以其輕質(zhì)和極高的極限載荷能力被廣泛的應(yīng)用于汽車受力結(jié)構(gòu)件和吸能件結(jié)構(gòu)件中。為研究泡沫鋁芯層密度及不同的芯層結(jié)構(gòu)對碳纖維泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)彎曲性能的影響,本文對兩種密度的泡沫鋁芯層及三種不同截面尺寸的泡沫鋁芯層的夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲實驗,對碳纖維復(fù)合材料泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲載荷作用下的基本力學(xué)性能、失效模式進(jìn)行了實驗分析、理論計算和數(shù)值模擬。首先,從夾芯結(jié)構(gòu)制備工藝、力學(xué)性能等方面對泡沫鋁及其夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要概述,并介紹了了本文主要研究內(nèi)容及研究意義。本文中碳纖維泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)由碳纖維復(fù)合材料面板和泡沫鋁芯層構(gòu)成,對碳纖維復(fù)合材料面板進(jìn)行了拉伸力學(xué)實驗,得到了其拉伸力學(xué)性能;并對泡沫鋁進(jìn)行了壓縮實驗,得到了泡沫鋁壓縮的基本力學(xué)性能參數(shù)。其次,對碳纖維復(fù)合材料泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三點彎曲實驗,觀察并記錄了碳纖維復(fù)合材料泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)在三點彎曲實驗過程中變形及失效模式,分析了不同密度泡沫鋁和不同截面形狀的泡沫鋁對泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)極限載荷和吸能性能的影響。在實驗基礎(chǔ)上,分析了三點彎曲載荷作用下碳纖維復(fù)合材料... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

蜂窩鋁

利用兩者的優(yōu)點同時，彌補(bǔ)彼此不足。這就大大提高了這種以多孔金屬為芯材的夾層結(jié)構(gòu)（如圖 1.4）或填充結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用空間。圖1.1 蜂窩鋁 圖1.2 泡沫鋁 圖1.3 點陣金屬典型的夾芯結(jié)構(gòu)是由三部分構(gòu)成的，由上下薄面板及中間芯層組成，如圖 1.5所示。采用夾芯結(jié)構(gòu)可以獲得很好的能量吸收能力，外部能量通過上下面板的彎曲、拉伸和斷裂以及芯層的壓潰而耗散。夾在上下面板中間的芯層一般采用密度較低的材料，常見芯層有多孔泡沫、輕木、波紋板和蜂窩鋁。芯層的作用是支撐面板使它們不會產(chǎn)生向內(nèi)或向外的彎曲（變形），并將它們彼此保持在相應(yīng)的位置。芯層的加入擴(kuò)大了上下面板之間的間距，而面板間距越大，整個夾層結(jié)構(gòu)材料截面慣性矩越大，因此其整體強(qiáng)度會得到一定提升。圖 1.6 為夾芯結(jié)構(gòu)芯層的的夾芯效應(yīng)[11-12]。圖1.4 多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu) 圖1.5 典型夾芯結(jié)構(gòu)示意圖面板承載夾芯結(jié)構(gòu)中的拉伸和壓縮應(yīng)力，局部的抗彎剛度往往小到可忽略不計。像鋼、不銹鋼、鋁、玻璃鋼這樣的傳統(tǒng)材料常被用于夾芯結(jié)構(gòu)的面層材料

利用兩者的優(yōu)點同時，彌補(bǔ)彼此不足。這就大大提高了這種以多孔金屬為芯材的夾層結(jié)構(gòu)（如圖 1.4）或填充結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用空間。圖1.1 蜂窩鋁 圖1.2 泡沫鋁 圖1.3 點陣金屬典型的夾芯結(jié)構(gòu)是由三部分構(gòu)成的，由上下薄面板及中間芯層組成，如圖 1.5所示。采用夾芯結(jié)構(gòu)可以獲得很好的能量吸收能力，外部能量通過上下面板的彎曲、拉伸和斷裂以及芯層的壓潰而耗散。夾在上下面板中間的芯層一般采用密度較低的材料，常見芯層有多孔泡沫、輕木、波紋板和蜂窩鋁。芯層的作用是支撐面板使它們不會產(chǎn)生向內(nèi)或向外的彎曲（變形），并將它們彼此保持在相應(yīng)的位置。芯層的加入擴(kuò)大了上下面板之間的間距，而面板間距越大，整個夾層結(jié)構(gòu)材料截面慣性矩越大，因此其整體強(qiáng)度會得到一定提升。圖 1.6 為夾芯結(jié)構(gòu)芯層的的夾芯效應(yīng)[11-12]。圖1.4 多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu) 圖1.5 典型夾芯結(jié)構(gòu)示意圖面板承載夾芯結(jié)構(gòu)中的拉伸和壓縮應(yīng)力，局部的抗彎剛度往往小到可忽略不計。像鋼、不銹鋼、鋁、玻璃鋼這樣的傳統(tǒng)材料常被用于夾芯結(jié)構(gòu)的面層材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玻璃纖維泡沫夾芯板挖補(bǔ)修理彎曲性能試驗與有限元模擬[J]. 劉國春,龐杰,楊文鋒,孫婷.  復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020(02)



本文編號：3075584