碳纖維層合板材料性能及膠粘的宏觀力學(xué)研究.pdf

1、近年來由于環(huán)境污染及燃油危機(jī)等問題，車身輕量化受到越來越高的關(guān)注。各大車企相繼制定應(yīng)對策略，希望通過尋找輕質(zhì)的車身材料以達(dá)到減輕車身質(zhì)量的目的。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、質(zhì)量輕和比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車安全和輕量化方面擁有巨大的優(yōu)勢，同時(shí)還可以改善車身的美觀性。
　　粘接技術(shù)在非金屬材料結(jié)構(gòu)件連接方面具有良好的連接優(yōu)勢，可以有效地解決碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的連接問題。在運(yùn)用有限元仿真方法研究碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件時(shí)，需要建立數(shù)

2、量眾多的粘接單元。如果采用微觀的分析方法來研究各個(gè)膠粘點(diǎn)的受力情況，增加了前期建模的復(fù)雜度，而且計(jì)算效率很低，這種方法在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用上存在著一定的不足。
　　為了解決這個(gè)問題，本文主要以碳纖維層合板為研究對象，以碳纖維性能測試試驗(yàn)和層合板之間的粘接試驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合有限元仿真的方法對碳纖維層合板粘接進(jìn)行了研究。在保證模型準(zhǔn)確性和計(jì)算精度的前提下，通過采用接觸方法宏觀模擬膠粘單元連接的方式建立粘接簡化模型，從而有效提高了仿真的計(jì)算效率

3、。
　　在實(shí)驗(yàn)方面，首先對碳纖維單向纖維板進(jìn)行了拉伸、壓縮和剪切實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對碳纖維交叉鋪層層合板進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，并采集性能參數(shù)用作模擬碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)參數(shù)；其次對單搭接試件和十字搭接試件進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，采集粘接試件的法向受力和剪切受力數(shù)據(jù)，為宏觀模擬膠粘的仿真工作打下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　在仿真方面，首先建立碳纖維層合板的有限元仿真模型，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對仿真模型進(jìn)行校核，驗(yàn)證了碳纖維層合板仿真模型的正確性以及實(shí)驗(yàn)參數(shù)的適用性