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长玻纤增强聚丙烯制品成型模拟工艺优化及应用研究
| 论文题名： | 长玻纤增强聚丙烯制品成型模拟工艺优化及应用研究 |
| 关键词： | 汽车轻量化;复合材料;玻纤增强;聚丙烯;流动模拟;翘曲优化 |
| 摘要： | 长玻纤增强聚丙烯（LGFPP）为代表的新型复合材料具有优异的性能，在汽车轻量化研究中的地位举足轻重，必须利用现有的技术条件和工艺，将 LGFPP复合材料更好的应用于汽车内外饰零部件中。 本文主要研究 LGFPP复合材料的性能、成型工艺及其在汽车零部件中的应用。首先，研究了LGFPP复合材料中长玻纤对制品力学性能的影响，并利用有限元仿真分析来研究LGFPP制品的成型工艺。其次，基于正交试验的方法来综合研究玻纤含量及各注塑工艺参数对LGFPP制品的影响，得到最佳工艺参数组合，实现翘曲优化；同时，还研究了对于各个参数对成型过程中制品翘曲变形的影响规律，为工艺过程提供理论指导。最后通过对LGFPP保险杠碰撞性能分析来研究LGFPP在轻量化中的应用。具体研究主要内容如下： （1）对长玻纤增强聚丙烯复合材料的研究，通过力学性能实验，将不同玻纤含量 LGFPP与普通 PP的力学性能测试结果进行对比，研究长玻纤含量对LGFPP的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的影响。通过实验结果发现，随着长玻纤含量的增加，LGFPP制品的各项力学性能都呈现了显著地线性提高趋势。 （2）基于Moldflow的流动模拟仿真分析，对整个成型过程进行模拟和翘曲变形预测。通过填充保压、冷却和翘曲分析结果对普通 PP和不同玻纤含量的LGFPP制品进行比较，来研究长玻纤对LGFPP制品成型过程影响。通过分析结果得出，长玻纤会增大熔体的分子取向、剪切速率和提高注射位置最大压力等因素来影响 LGFPP制品的成型，对制品最终的翘曲变形也会有一定改善情况。 （3）基于正交试验，用三种不同玻纤含量（10％、20%、30%）的材料来研究玻纤含量和注塑工艺参数对制品翘曲变形的影响，设计影响因子变量，确定影响因子对翘曲量的影响程度，得到最佳参数组合，为单因子试验提供工艺基准。基于最佳参数组合，对玻纤含量、模具温度、熔体温度、保压时间、保压压力和冷却时间进行单因子试验，研究各影响因子对LGFPP制品翘曲变形的影响趋势，实现了翘曲优化的目的。 （4）根据保险杠低速碰撞仿真，分别对铝合金保险杠和LGFPP保险杠进行碰撞仿真分析，通过所得的数据对两者碰撞的碰撞性能进行比较。LGFPP保险杠与铝合金保险杠相比，最大变形相对较大，其它碰撞性能较为接近，但质量下降25.8%，轻量化效果十分明显。 |
| 作者： | 谭鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 聂昕;黎海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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