薄壁結(jié)構(gòu)作為能量吸能效率較高的部件在過去幾十年中已經(jīng)得到了廣泛的研究,包括其材料組成以及具有性能較好的結(jié)構(gòu)。最近,燃油排放的控制給汽車生產(chǎn)和制造提出了更大的挑戰(zhàn),輕量化設(shè)計成為解決汽車重量和提高燃油率的重要手段之一。作為目前最有應(yīng)用前景的輕量化材料之一,具有高比強(qiáng)度與高比剛度的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料應(yīng)用到汽車生產(chǎn)之中。相對于傳統(tǒng)的金屬材料,相關(guān)的研究已經(jīng)證明了CFRP確實(shí)具有明顯的輕量化效果。為了結(jié)合CFRP的高比強(qiáng)度等性能以及傳統(tǒng)金屬價格低廉、變形穩(wěn)定等特點(diǎn),提高汽車車身的抗撞性能和輕量化效果,本文將開展碳纖維包裹方管軸向壓潰性能的研究,并應(yīng)用到汽車的設(shè)計改進(jìn)中。本文首先開展了鋁合金和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能測試,獲得了兩種材料的力學(xué)性能參數(shù)作為后續(xù)的仿真建模的輸入。制作單向和反對稱兩種鋪層形式的碳纖維包裹方管樣件并進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓潰實(shí)驗(yàn),分析碳纖維包裹方管變形模式與鋪層形式的關(guān)系并對比軸向壓潰性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與純鋁管和碳纖維單向包裹方管相比,碳纖維反對稱包裹方管具有穩(wěn)定的軸向壓潰變形和優(yōu)異的能量吸收能力,比吸能SEA最高提高11%。利用有限元分析... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 碳纖維包裹方管軸向壓潰性能研究意義
        1.1.1 汽車車身抗撞性
        1.1.2 薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向壓潰性能研究意義
        1.1.3 碳纖維包裹方管壓潰性能研究意義
    1.2 碳纖維包裹方管研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)金屬材料薄壁梁壓潰性能研究現(xiàn)狀
        1.2.2 復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 復(fù)合材料包裹薄壁結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第2章 鋁合金與CFRP材料力學(xué)性能測試
    2.1 引言
    2.2 鋁合金材料力學(xué)性能測試
    2.3 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能測試原理
    2.4 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能測試
        2.4.1 拉伸性能
        2.4.2 壓縮性能
        2.4.3 剪切性能
    2.5 本章小結(jié)
第3章 碳纖維包裹方管軸向壓潰實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 碳纖維包裹方管的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸
    3.2 碳纖維包裹方管軸向壓潰實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 樣件制備
        3.2.2 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)
    3.3 鋪層形式對變形模式的影響分析
        3.3.1 純鋁管
        3.3.2 碳纖維單向包裹方管
        3.3.3 碳纖維反對稱包裹方管
    3.4 鋪層形式對軸向壓潰能量吸收性能影響分析
        3.4.1 軸向壓潰性能評價指標(biāo)
        3.4.2 鋪層形式對軸向壓潰性能影響分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 碳纖維反對稱包裹方管軸向壓潰仿真建模與驗(yàn)證
    4.1 碳纖維反對稱包裹方管軸向壓潰模型的建立
        4.1.1 材料模型
        4.1.2 基礎(chǔ)有限元模型
        4.1.3 MAT54 材料模型非物理參數(shù)設(shè)置
    4.2 仿真模型驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 碳纖維反對稱包裹方管軸向壓潰性能仿真研究及應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 碳纖維反對稱包裹方管參數(shù)與壓潰性能相關(guān)性研究
        5.2.1 CFRP鋪層數(shù)量
        5.2.2 鋁合金厚度
        5.2.3 力學(xué)機(jī)理分析
        5.2.4 等質(zhì)量的碳纖維反對稱包裹方管能量吸收能力
    5.3 基于碳纖維反對稱包裹方管的吸能盒改進(jìn)設(shè)計
        5.3.1 基礎(chǔ)車型
        5.3.2 碳纖維反對稱包裹方管吸能盒設(shè)計
        5.3.3 改進(jìn)車型的安全性評價
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號：3665937