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车用PP-TD20材料的动态力学性能及其数值仿真方法研究
| 论文题名： | 车用PP-TD20材料的动态力学性能及其数值仿真方法研究 |
| 关键词： | 车用塑料;DIC方法;力学性能;数值模拟 |
| 摘要： | 伴随着国家新油耗法规的出台和升级，汽车轻量化作为重要的节能减排措施成为了汽车企业发展的重点研究方向。作为汽车轻量化材料，车用塑料得到了广泛应用，其对汽车安全性能的影响同样得到更多重视。因此研究车用塑料的力学性能以及采用合适的材料模型描述其力学性能，对这类材料的应用具有广泛的实际意义。 本文基于车用PP-TD20材料在车身上应用及其碰撞过程中的实际工况，构建实验研究平台。采用DIC方法分别测量板材各方向准静态加载条件下的应变场信息，结果表明该板材为各向同性材料。通过准静态、动态拉伸实验，结合DIC测量技术研究PP-TD20在6×10-4S-1至4×102S-1应变率范围内的拉伸破坏行为。结果表明：该材料弹性模量、屈服应力和流动应力等力学行为具有较大的应变率相关性；而且应变率敏感程度与应变率本身相关。设计不同直径圆柱形面外压缩试样，通过实验获得材料在不同应变率下的压缩真应力-真应变曲线。分析得到该材料压缩形变规律。结果表明，高径比为0.25时，实验结果较理想。应变率0.001S-1至0.1S-1范围内，压缩力学性能也表现出应变率相关性。结合DIC方法测量得到该材料在0.001S-1至0.1S-1应变率范围内的简单剪切实验条的真应力-真应变曲线，并分析应变率对其剪切力学性能的影响。 基于实验研究，采用修正后的Eyring屈服模型表征PP2材料的屈服特性。结果表明，在实验应变率范围内，该模型能够准确的表征PP2材料的拉伸屈服特性与应变率之间关系。同时采用Johnson-Cook本构模型，表征了PP2材料在不同应变率下屈服后的塑性变形阶段力学行为。结果表明Johnson-Cook本构模型能够较好的表征 PP2材料在该应变率范围内屈服后的塑性变形行为。 通过分析该材料在不同应力状态下的力学性能，选择Ls-Dyna中的 Mat187材料模型，即SAMP-1模型，对其进行有限元模拟。结合实验研究和SAMP-1材料模型特点以及实际工程应用，建立输入模型数据的处理流程。采用商用前处理软件ANSA建立实验CAE模型，分别输入建立好的 SAMP-1材料模型，模拟以上实验。结果表明基于该材料的数据处理方法得到的SAMP-1材料模型能够较准确预测PP-TD20材料的力学行为。 |
| 作者： | 程国阳 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 杨黎明;孟宪明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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