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聚碳酸酯板材本构方程建立的实验及数值模拟研究
| 论文题名： | 聚碳酸酯板材本构方程建立的实验及数值模拟研究 |
| 关键词： | 聚碳酸酯板材;数值模拟;力学性能;拉伸实验;汽车玻璃制件 |
| 摘要： | 聚碳酸酯（polycarbonate，简称PC）是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。目前，聚碳酸酯制品在电子电器、建筑材料、机械零部件及家庭用品等领域都有着广泛地应用，并不断地扩展到航空航天领域。伴随汽车行业的飞速发展，安全性及轻量化已经成为现代汽车制造业追求的主要目标之一，聚碳酸酯以其良好的透光性、耐候性、柔韧性，较高的冲击强度及较小的比重等综合性能成为汽车玻璃首选的替代品，而传统的注塑、挤出等加工方法对加工此类大尺寸复杂形面PC汽车玻璃制件显得无能为力，因此采用热成形的方法加工此类大尺寸复杂形面PC汽车玻璃制件。有限元仿真技术以其高效低成本等优势广泛应用于板料成形领域，而在有限元仿真的过程中，材料本构模型对计算结果的可靠性会产生巨大的影响。因此，建立描述聚碳酸酯高、中、低温力学性能的本构方程，并将其应用到大尺寸复杂形面聚碳酸酯透明件的数值模拟中意义重大。 本文首先进行了不同应变率和不同温度组合下聚碳酸酯的高、中、低温拉伸实验，研究了温度及应变率对其力学性能的影响规律。在此基础之上，根据拉伸实验结果建立了描述聚碳酸酯高、中、低温力学性能的KDSGZ唯象型本构模型。 根据聚碳酸酯KDSGZ本构模型，利用ABAQUS二次开发功能，选择恰当的应力更新算法，编写出了KDSGZ模型的ABAQUS用户材料子程序，并通过单元模型的拉伸数值模拟对该子程序进行了验证，建立了数值模拟用的KDSGZ本构模型。 利用建立的数值模拟用KDSGZ本构模型对聚碳酸酯的拉伸实验进行数值模拟，进行了数值模拟的真应力-应变曲线和拉伸实验获得的真应力-应变曲线的比较，两者吻合地比较好。在此基础之上，对聚碳酸酯拉伸试件进行了光弹实验，比较了光弹实验验证的应力分布状况和拉伸数值模拟获得的应力分布状况，进一步验证数值模拟用KDSGZ本构模型的正确性。 采用相同温度、不同应变速率弹塑性本构模型以及数值模拟用KDSGZ本构模型模型对PC汽车玻璃进行热态气压胀形的数值模拟，通过数值模拟用KDSGZ本构模型在实际产品热成形数值仿真中的应用来说明其优越性。 |
| 作者： | 李玉梅 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 侯珍秀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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