碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料因其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)和可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)點而成為汽車輕量化的首選替代材料。片狀模塑料(SMC)是利用添加各種助劑改性的樹脂基體浸漬短切碳纖維得到制成成型復(fù)合材料前的中間材料。采用SMC制備的復(fù)合材料具有重復(fù)性好、表面光潔和成本低的優(yōu)點,在汽車行業(yè)被廣泛應(yīng)用。雙酚A型乙烯基酯樹脂是一種由甲基丙烯酸與雙酚A環(huán)氧樹脂通過加成反應(yīng)合成的高分子材料,由于其具有快速固化性能和低收縮性等優(yōu)點,近年來被越來越多地應(yīng)用在SMC的制備中。本研究采用SMC制備碳纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹脂復(fù)合材料(CF/VE),但CF/VE復(fù)合材料在固化成型的降溫階段會因為樹脂與纖維的熱性能不匹配產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力,將導(dǎo)致樹脂基體壓縮強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度降低、纖維屈曲、界面粘結(jié)強(qiáng)度變低和整體結(jié)構(gòu)翹曲變形等不利結(jié)果。對CF/VE復(fù)合材料的變形進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同碳纖維體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料板在X方向和Y方向產(chǎn)生了0.1mm到0.7mm的翹曲變形。針對上述問題,本文采用有限元模擬法研究CF/VE復(fù)合材料殘余熱應(yīng)力分布規(guī)律,用Raman光譜法研究纖維體積分?jǐn)?shù)對殘余熱應(yīng)力的影響規(guī)律,為CF/VE復(fù)合材料在汽車輕量化上的應(yīng)用提供理論支持。...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的與意義
    1.2 CF/VE復(fù)合材料研究現(xiàn)狀
        1.2.1 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 CF/VE復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 片狀模塑料研究進(jìn)展
        1.3.1 模壓成型工藝簡介
        1.3.2 SMC簡介
    1.4 復(fù)合材料殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀
        1.4.1 復(fù)合材料殘余應(yīng)力研究進(jìn)展
        1.4.2 復(fù)合材料殘余應(yīng)力研究進(jìn)展
        1.4.3 拉曼光譜研究復(fù)合材料殘余應(yīng)力
        1.4.4 殘余應(yīng)力對復(fù)合材料變形的影響
    1.5 本課題的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及方法
    2.1 試驗材料
    2.2 數(shù)值模擬方法
        2.2.1 ABAQUS三維隨機(jī)分布模型建立
        2.2.2 ANSYS熱-結(jié)構(gòu)耦合分析
    2.3 材料性能研究方法
        2.3.1 樹脂熱性能
        2.3.2 碳纖維單絲拉伸性能
        2.3.3 DMA測試
        2.3.4 拉曼測試
        2.3.5 翹曲測量
第3章 CF/VE復(fù)合材料的制備與性能
    3.1 引言
    3.2 CF/VE復(fù)合材料組分性能表征
        3.2.1 乙烯基酯樹脂的熱性能
        3.2.2 碳纖維單絲的拉伸性能
    3.3 CF/VE復(fù)合材料的制備
        3.3.1 樹脂基體體系選擇
        3.3.2 SMC中間材料
        3.3.3 CF/VE復(fù)合材料板的制備
    3.4 CF/VE復(fù)合材料變形分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 CF/VE殘余熱應(yīng)力有限元分析
    4.1 引言
    4.2 殘余熱應(yīng)力分析的數(shù)學(xué)建模
        4.2.1 熱傳導(dǎo)模型
        4.2.2 細(xì)觀力學(xué)模型
    4.3 三維隨機(jī)分布模型的建立
        4.3.1 纖維空間位置的判斷
        4.3.2 隨機(jī)分布短切纖維生成算法
        4.3.3 實體單胞參數(shù)化建模
        4.3.4 有限元網(wǎng)格劃分
        4.3.5 周期性邊界條件
    4.4 CF/VE復(fù)合材料殘余熱應(yīng)力有限元分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 CF/VE殘余熱應(yīng)力拉曼光譜分析
    5.1 引言
    5.2 碳纖維應(yīng)力-頻移關(guān)系的研究
        5.2.1 碳纖維結(jié)構(gòu)的拉曼光譜表征
        5.2.2 微加載裝置
        5.2.3 微加載試樣制備
        5.2.4 碳纖維單絲的應(yīng)力-頻移關(guān)系
    5.3 CF/VE復(fù)合材料殘余熱應(yīng)力分析
        5.3.1 拉曼光譜熒光效應(yīng)
        5.3.2 拉曼光譜法表征復(fù)合材料殘余熱應(yīng)力
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3847465