本文關鍵詞：長玻纖增強聚丙烯熱塑性復合材料的制備、性能及應用　出處：《湖南大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：由于人類可利用能源及原材料的日益緊張,以及企業(yè)對汽車成本的控制越來越重視,使得復合材料作為車身輕量化的一個有效途徑得到了越來越多的關注。長玻纖增強聚丙烯熱塑性復合材料(LGF/PP)與傳統(tǒng)的熱固性樹脂基復合材料相比因其成型周期短、可二次成型、易回收等優(yōu)點正逐步引起不同國家及研究機構的關注。本文基于LGF/PP材料進行了深入研究,主要開展了以下工作:為改進熱塑性復合材料成型過程中聚丙烯樹脂對玻璃纖維的浸漬效果,提升最終制品力學性能,本文結合現(xiàn)有純玻璃纖維針刺氈等單一纖維成網(wǎng)技術,開發(fā)出一種新型玻纖增強聚丙烯熱塑性復合材料制氈工藝——立體混合干法制氈工藝。該方法結合無紡機械氣流成網(wǎng)工藝,使氈材內部纖維之間形成相互交接的立體結構,不僅能保證聚丙烯纖維與玻璃纖維混合的均勻性,而且能大幅度減少玻璃纖維的損傷、斷裂現(xiàn)象,有效地解決了增強材料與高粘度樹脂熔融流動、浸漬成型困難的技術瓶頸,顯著提升了玻纖增強熱塑性板材的產(chǎn)品質量與力學性能。針對上述工藝所制LGF/PP復合材料的力學性能進行了相關分析研究。首先,基于力學拉伸實驗驗證了LGF/PP主要力學性能參數(shù)皆存在一定的分散性,其離散系數(shù)大小排列為:泊松比(6.11)失效應變(4.95)彈性模量(2.12)切變模量(1.97)。其次,針對該問題對LGF/PP基本力學參數(shù)進行了分散性分析,分析結果表明:該材料整體性能對失效應變及彈性模量具有較高的敏感度,而對泊松比及切變模量的敏感度較小,數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結果表明失效應變及彈性模量參數(shù)值服從正態(tài)分布。最后,探究了應變率對LGF/PP材料性能的影響,并依據(jù)其結果選用Cowper-Symonds材料本構模型對LGF/PP進行建模,對比仿真及實驗結果,證明所采用的材料模型及參數(shù)可正確運用于LGF/PP復合材料上。參照現(xiàn)有電池包設計要求,考慮LGF/PP材料自身成型特點,完成LGF/PP電池包結構改進設計,使其對比于傳統(tǒng)金屬電池包在集成性、電磁屏蔽、絕緣與防水性、輕量化方面具有一定優(yōu)勢�；诹W壓縮實驗,驗證電池包箱體主要設計參數(shù)內外倒角半徑對其強度剛度的影響。完成金屬材料及LGF/PP電池包靜強度分析,結果表明:相比于傳統(tǒng)金屬材料電池包,LGF/PP電池包在質量上可減重80.97%,不同工況下的最大應力可分別降低56.55%、59.13%。
[Abstract]:Because humans can use energy and raw materials has become more and more serious, and more and more attention to the enterprise control the cost of the car, made of composite materials as an effective way of the lightweight body has got more and more attention. The long glass fiber reinforced polypropylene composites (LGF/ PP) and thermosetting resin matrix composite material compared to traditional because of its short molding cycle, two molding, easy recovery etc. are gradually caused by different countries and research institutions concerned. Based on the LGF/PP material are studied, mainly carried out the following work: for the soaking effect of polypropylene improved thermoplastic composite resin molding process of glass fiber, improvement in mechanical properties of final products the performance, combined with the existing pure single fiber glass fiber mat such as network technology, developed a new type of glass fiber reinforced polypropylene thermoplastic composite material felting process Solid mixed dry felting process. This method combined with airlaid nonwoven machinery technology, the three-dimensional structure of interactions formed between the fiber felt material, can not only ensure the polypropylene fiber and glass fiber mixing uniformity, and can greatly reduce the glass fiber damage, fracture phenomenon, effectively solve the reinforced material and high viscosity molten resin flow, the technical bottleneck of dip forming difficult, significantly enhance the quality of the products and the mechanical properties of glass fiber reinforced thermoplastic sheets. The mechanical properties according to the process of LGF/PP composites were investigated. Firstly, tensile experiments verify the parameters of the main mechanical properties of LGF/PP have certain dispersity based on the discrete coefficient size: Poisson's ratio (6.11) failure strain (4.95) elastic modulus and shear modulus (2.12) (1.97). Secondly, aiming at the problem of LGF/P P basic mechanical parameters of the dispersive analysis, analysis results show that the overall performance of the material has high failure strain and elastic modulus of sensitivity, sensitivity and less on Poisson's ratio and shear modulus, the results of statistical analysis indicate that the failure strain and elastic modulus parameters obeying normal distribution. Finally, explore the strain rate effect on the properties of LGF/PP materials, and on the basis of the results using the Cowper-Symonds material constitutive model of LGF/PP model, the results of simulation and experiments, it is proved that this material model and parameters can be correctly used in LGF/PP composites. With reference to the existing battery pack design requirements, considering the forming characteristics of LGF/PP material itself, complete the LGF/PP battery pack structure to improve the design, which compared to the traditional metal battery pack in integration, electromagnetic shielding, insulation and waterproof, has certain advantages of lightweight. Based on force Study of compression experiments validate the effect of battery pack box body of the main design parameters and fillet radius on the strength stiffness. Metal materials and LGF/PP battery pack static strength analysis, the result shows that: compared to the traditional metal materials of LGF/PP battery pack, battery pack in quality can be reduced 80.97%, the maximum stress can be reduced by 56.55% respectively under the condition of 59.13%.

【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U465.6

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