汽車的普及帶來(lái)諸多不可避免的問(wèn)題,如交通事故頻發(fā)和環(huán)境污染等。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)由于其輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)良特質(zhì),在汽車結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)中非常具有應(yīng)用潛力。研究表明,CFRP薄壁結(jié)構(gòu)具有數(shù)倍于金屬的比吸能。因此,CFRP薄壁管的吸能特性研究對(duì)于汽車輕量化和汽車碰撞吸能構(gòu)件設(shè)計(jì)具有很重要的意義。本文利用有限元仿真方法對(duì)CFRP薄壁管展開(kāi)一系列深入研究。首先,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和有限元仿真研究CFRP薄壁圓管在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮工況下的吸能特性,并分別采用單層殼單元和雙層殼單元兩種有限元建模方法對(duì)其進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明,雙層殼單元有限元模型既能更準(zhǔn)確反應(yīng)薄壁管吸能和受力情況,又能更好模擬CFRP圓管破壞失效的形變模式。其次,本文運(yùn)用有限元仿真方法對(duì)不同類型CFRP薄壁管在不同載荷條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:軸向壓潰工況下,CFRP圓管具有優(yōu)異的綜合吸能特性。對(duì)CFRP圓管進(jìn)一步的參數(shù)分析發(fā)現(xiàn):圓管直徑和單層碳纖維復(fù)合材料鋪層厚度對(duì)薄壁管的比吸能、峰值力等吸能指標(biāo)有較大影響,而圓管長(zhǎng)度的影響較小。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了CFRP薄壁錐管和圓管在斜向壓潰工況下吸能特性的對(duì)比研究。結(jié)果表明:加載角度的存在使兩...

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究的主要內(nèi)容
2 CFRP有限元仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論
    2.1 CFRP有限元仿真技術(shù)
        2.1.1 有限元技術(shù)理論
        2.1.2 復(fù)合材料有限元建模
    2.2 CFRP薄壁管吸能特性優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論
        2.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化
        2.2.2 代理模型方法
        2.2.3 優(yōu)化算法
    2.3 本章小結(jié)
3 CFRP薄壁管軸向準(zhǔn)靜態(tài)壓潰實(shí)驗(yàn)和有限元仿真
    3.1 吸能特性評(píng)價(jià)指標(biāo)
    3.2 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)
        3.2.1 試件準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.3 準(zhǔn)靜態(tài)壓潰有限元仿真
        3.3.1 材料模型
        3.3.2 CFRP材料損傷失效準(zhǔn)則
        3.3.3 單層殼單元有限元模型
    3.4 結(jié)果與對(duì)比
    3.5 雙層殼單元模型仿真及驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 不同加載方式下CFRP薄壁管吸能特性
    4.1 不同橫截面薄壁管軸向壓潰吸能特性對(duì)比分析
    4.2 幾何參數(shù)對(duì)CFRP圓形薄壁管吸能特性的影響
        4.2.1 直徑的影響
        4.2.2 長(zhǎng)度的影響
        4.2.3 厚度的影響
    4.3 圓形與錐形CFRP薄壁管斜向壓潰吸能特性對(duì)比分析
        4.3.1 有限元模型
        4.3.2 結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
5 CFRP薄壁管的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.1 CFRP薄壁管多目標(biāo)優(yōu)化流程
    5.2 CFRP薄壁圓管在軸向壓潰工況下的多目標(biāo)優(yōu)化
        5.2.1 優(yōu)化問(wèn)題定義
        5.2.2 代理模型生成與檢驗(yàn)
        5.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    5.3 CFRP錐形薄壁管在斜向壓潰工況下多目標(biāo)優(yōu)化
        5.3.1 優(yōu)化問(wèn)題定義
        5.3.2 代理模型生成與檢驗(yàn)
        5.3.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：4058821