碳纖維復(fù)合材料翼子板優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強度和比模量高、碰撞吸能性好等優(yōu)點，已經(jīng)成為汽車輕量化的重要材料。目前碳纖維復(fù)合材料汽車零部件的設(shè)計和優(yōu)化處于研究階段，對材料制造工藝性考慮不足，缺乏合理有效的優(yōu)化設(shè)計方法，不能充分發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢。本文首先進行了平紋機織碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能試驗，建立了考慮材料拉壓不對稱的本構(gòu)模型。基于有限元仿真分析技術(shù)，采用正向設(shè)計方法進行碳纖維復(fù)合材料翼子板的設(shè)計，并利用仿真結(jié)果驗證結(jié)構(gòu)的可靠性。在此基礎(chǔ)上，

2、分別進行碳纖維復(fù)合材料翼子板的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化和鋪層優(yōu)化，得到優(yōu)化的碳纖維復(fù)合材料翼子板結(jié)構(gòu)，為碳纖維復(fù)合材料汽車零部件的設(shè)計，提供可借鑒的方法和流程。本文主要研究工作如下：
　　（1）進行了平紋機織碳纖維復(fù)合材料常溫下準(zhǔn)靜態(tài)的拉伸、壓縮以及剪切力學(xué)性能試驗，了解材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，獲取材料的彈性模量、基本強度、剪切模量等參數(shù)。試驗結(jié)果表明該材料具有明顯的拉壓不對稱性。根據(jù)試驗結(jié)果和碳纖維復(fù)合材料宏觀應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，建立考慮材料各向

3、異性和拉壓不對稱的本構(gòu)模型。在ABAQUS軟件中進行材料本構(gòu)模型的程序化，為碳纖維復(fù)合材料零部件的設(shè)計和優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　?。?）采用正向設(shè)計方法，結(jié)合有限元仿真分析技術(shù)，根據(jù)翼子板設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求和工藝性要求，進行碳纖維復(fù)合材料翼子板的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定翼子板的結(jié)構(gòu)形狀、厚度尺寸以及鋪層方式。建立碳纖維復(fù)合材料翼子板有限元模型，基于編寫的材料本構(gòu)模型，進行碳纖維復(fù)合材料翼子板的剛度、抗凹性等性能的仿真分析，驗證翼子板設(shè)計結(jié)果的可靠性。