【摘要】：目前,碳纖維增強復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP)作為實現(xiàn)汽車輕量化重要的潛在候選方案,已經(jīng)受到汽車業(yè)界的普遍關(guān)注與認(rèn)同。2016年我國“節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖”明確指出,截止到2030年碳纖維在汽車中的使用量將達到整車重量的5%。因此,深入開展CFRP材料在汽車上的應(yīng)用工作具有重要意義。車身接頭作為重要的車身承載結(jié)構(gòu),通常受力情況復(fù)雜,與車輛各項性能有著直接關(guān)聯(lián),本文選定CFRP材料車身T型接頭作為研究對象,并對結(jié)構(gòu)進行如下研究:以典型的汽車B柱下端金屬T型接頭為設(shè)計參考對象,同時考慮了CFRP材料T型接頭成型工藝的特點及可行性,進行了CFRP材料T型接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計;綜合考慮各項條件及影響因素之后,選取了適當(dāng)?shù)脑牧霞肮に囆问?進行了CFRP材料T型接頭制備,并按照ASTM(American Society for Testing and Materials)標(biāo)準(zhǔn)進行了CFRP材料力學(xué)性能測試工作。對CFRP材料T型接頭進行了橫向彎曲加載試驗,輸出并記錄了加載點的承載力-位移曲線,從而獲取了結(jié)構(gòu)的橫向彎曲剛度K、峰值承載力F等關(guān)鍵力學(xué)性能;觀察和分析了加載中T型接頭的失效形式對力學(xué)性能的影響;應(yīng)用Abaqus建立有限元模型對CFRP材料T型接頭的橫向彎曲試驗進行了仿真模擬,仿真分析結(jié)果很好地模擬和預(yù)測了試驗結(jié)果。研究了影響CFRP接頭橫向彎曲性能的幾何參數(shù)和鋪層參數(shù),采用最優(yōu)拉丁超立方算法對T型接頭橫向彎曲試驗進行試驗設(shè)計,并根據(jù)選取的樣本點及其對應(yīng)的仿真分析結(jié)果對T型接頭橫向彎曲剛度K、質(zhì)量M建立RBF代理模型;基于所建立的RBF代理模型,在Isight中采用NSGA-II遺傳算法對T型接頭進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,獲得并分析了優(yōu)化結(jié)果,同時驗證了優(yōu)化結(jié)果的有效性。本文研究表明:所設(shè)計的CFRP材料T型接頭結(jié)構(gòu)可以通過選取合適的原材料和成型工藝實現(xiàn)成功制備;加載試驗中T型接頭上側(cè)的漸進損傷會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)橫向彎曲剛度減弱,下側(cè)的大面積失效會使結(jié)構(gòu)幾乎完全喪失橫向彎曲承載能力;建立一個準(zhǔn)確還原試驗條件的有限元模型,可以精確地模擬和預(yù)測試驗結(jié)果;通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程,CFRP材料T型接頭在質(zhì)量降低的同時,橫向彎曲力學(xué)性能獲得顯著提高。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.82

【參考文獻】

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本文編號：2765702