考慮纖維方向的玻纖增強(qiáng)儀表板結(jié)構(gòu)及碰撞分析研究.pdf

1、隨著世界汽車工業(yè)面臨的能源短缺、環(huán)境污染等一系列問題，減輕汽車重量是汽車行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的汽車車身和各種汽車部件具有重量輕、耐腐蝕性好、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。纖維方向及其分布對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)特性具有至為關(guān)鍵的影響。由于纖維明顯的軸向拉伸特性，及其在注塑件中方向的不確定性，導(dǎo)致注塑件內(nèi)部也呈現(xiàn)出各向異性的力學(xué)性能?，F(xiàn)有的仿真過程對(duì)其賦予各向同性的材料模型（如DYNA24＃），所得到的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，所以通

2、過考慮纖維方向分布增強(qiáng)有限元分析的準(zhǔn)確度具有非常重要的意義。
　　本文以玻纖增強(qiáng)汽車儀表板為研究對(duì)象，通過引入方向張量，利用MOLDFLOW軟件進(jìn)行玻纖增強(qiáng)PP樹脂注塑成形模擬獲得纖維方向的平均分布，對(duì)儀表板的纖維方向相對(duì)一致處取與纖維方向分別成0°、45°、90°等的樣條，通過拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)得拉伸模量，結(jié)合本文提出的顯微方法觀察判斷特定點(diǎn)的纖維沿厚度方向的分層情況及定量判斷樣條纖維方向的分布。通過截取的樣條軸向與平均纖維第一主方向的

3、夾角，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)得的拉伸模量作對(duì)比，同時(shí)考慮第一主值的大小，分析并得出在大零件中，用模流分析結(jié)果中平均纖維方向信息代替彈性模量方向性分布是可靠的。
　　通過編輯MATLAB程序，將MOLDFLOW軟件分析結(jié)果中的單元信息、節(jié)點(diǎn)信息、平均纖維方向信息加以整合，并實(shí)現(xiàn)之間的對(duì)應(yīng)。此程序讀取DYNA結(jié)構(gòu)分析的網(wǎng)格模型及MOLDFLOW模流分析的網(wǎng)格模型，并實(shí)現(xiàn)兩種分析網(wǎng)格之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，即尋找出對(duì)應(yīng)于每一個(gè)DYNA結(jié)構(gòu)分析網(wǎng)格的一

4、個(gè)MOLDFLOW模流分析的網(wǎng)格。將纖維方向信息傳遞到結(jié)構(gòu)分析的網(wǎng)格中。賦予材料卡片后，最終以DYNA軟件可讀取的文件格式寫出。
　　將試驗(yàn)測(cè)得的彈性模量結(jié)果作為材料信息，以及MATLAB程序運(yùn)行后所得的含方向信息的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)果作為網(wǎng)格信息，并賦予試驗(yàn)中的邊界條件，進(jìn)行剛度有限元模擬，并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，通過正交異性材料模型與各向同性材料模型的模擬結(jié)果與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，表明正交異性材料模型既能考慮材料本身的力學(xué)