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碳纤维层合板材料性能及胶粘的宏观力学研究
| 论文题名： | 碳纤维层合板材料性能及胶粘的宏观力学研究 |
| 关键词： | 汽车材料;碳纤维层合板;材料性能;胶粘连接;受力分析;有限元仿真 |
| 摘要： | 近年来由于环境污染及燃油危机等问题，车身轻量化受到越来越高的关注。各大车企相继制定应对策略，希望通过寻找轻质的车身材料以达到减轻车身质量的目的。碳纤维增强复合材料具有可设计性强、质量轻和比强度高等优点，在汽车安全和轻量化方面拥有巨大的优势，同时还可以改善车身的美观性。 粘接技术在非金属材料结构件连接方面具有良好的连接优势，可以有效地解决碳纤维增强复合材料的连接问题。在运用有限元仿真方法研究碳纤维增强复合材料结构件时，需要建立数量众多的粘接单元。如果采用微观的分析方法来研究各个胶粘点的受力情况，增加了前期建模的复杂度，而且计算效率很低，这种方法在工业实际应用上存在着一定的不足。 为了解决这个问题，本文主要以碳纤维层合板为研究对象，以碳纤维性能测试试验和层合板之间的粘接试验为基础，结合有限元仿真的方法对碳纤维层合板粘接进行了研究。在保证模型准确性和计算精度的前提下，通过采用接触方法宏观模拟胶粘单元连接的方式建立粘接简化模型，从而有效提高了仿真的计算效率。 在实验方面，首先对碳纤维单向纤维板进行了拉伸、压缩和剪切实验，同时对碳纤维交叉铺层层合板进行了拉伸实验，并采集性能参数用作模拟碳纤维增强复合材料的实验参数；其次对单搭接试件和十字搭接试件进行了拉伸实验，采集粘接试件的法向受力和剪切受力数据，为宏观模拟胶粘的仿真工作打下实验基础。 在仿真方面，首先建立碳纤维层合板的有限元仿真模型，并用实验数据对仿真模型进行校核，验证了碳纤维层合板仿真模型的正确性以及实验参数的适用性。然后在LS-DYNA软件中采用*CONTACT_TIEBREAK接触的方式建立宏观粘接模型，并分别对单搭接试件和十字搭接试件的胶粘接头进行有限元数值模拟，对标仿真结果与实验结果吻合良好，从而验证了这种方法的有效性。 本文采用接触的方式建立碳纤维层合板粘接简化模型，可为车用连接构件的粘接数值仿真应用提供有利的指导。 |
| 作者： | 于晓先 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑国君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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