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复合材料汽车底护板的优化设计研究
| 论文题名： | 复合材料汽车底护板的优化设计研究 |
| 关键词： | 汽车底护板;玻璃纤维复合材料;力学性能;本构参数;优化设计 |
| 摘要： | 汽车车身轻量化研究对于汽车产业的可持续发展具有重大意义。而复合材料的应用是实现车身轻量化的一个重要途径，随着复合材料性能的提高，其应用也越来越广泛。本文将玻璃纤维复合材料应用于汽车发动机底护板，并对底护板的结构进行了优化设计研究，主要研究内容如下： 首先，对玻璃纤维复合材料的力学性能进行了测试。由于纤维分布的方向性，复合材料具有明显的各向异性，如何准确获取复合材料的本构参数成为后续设计的关键。本文通过材料拉伸试验、三点弯曲试验以及冲击试验来获得复合材料的基本力学性能参数，为进一步的有限元分析和结构设计奠定基础。 其次，将玻璃纤维复合材料应用于汽车发动机底护板，根据TS67-0057落球试验标准，对汽车底护板进行有限元分析，包括静态分析和模态分析。由初步的分析结果可知，底护板的初始模型不能满足设计要求，需对底护板结构进行优化设计。 最后，在静力学分析的基础上对底护板的结构进行优化设计。本文采用的优化方法为拓扑优化和形貌优化相结合的方法，拓扑优化的作用是使零件在满足基本力学性能的条件下尽可能的减少材料的使用，而形貌优化则可以提高零件的一阶模态频率。根据优化分析结果修改底护板结构，得到改进之后的底护板模型。 研究结果表明，通过对底护板的结构进行优化设计，同等工况下，优化模型比初始模型最大变形量降低了57.23％，最大应力降低了17.89%，一阶模态频率提高了33.17%，且质量减轻14.81%。优化模型满足使用要求的同时，达到轻量化设计的目的。该方法为复合材料在汽车零部件上的进一步应用提供了参考依据和思路。 |
| 作者： | 谢新艳 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘迪辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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