汽车座椅骨架用长纤维增强复合材料的制备及应用

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1、学校代巧１０４的密级□坏光文采尖净ｉ：考Ｊ？硕击学化冷文汽车座椅骨架用长纤维增强复合材料的制备及应用作者姓名张显果指导教师吴海宏教授企业导师王红立高工专业领域机械工程硕±培养院系机起工程学院完成时间二〇－五年五月学校代码10463密级□专业硕士学位论文汽车座椅骨架用长纤维增强复合材料的制备及应用作者姓名张显果指导教师吴海宏教授企业导师王红立高工专业领域机械工程培养院系机电工程学院完成时间二〇一五年五月ManufactureandApplicationofSpecialCompositeso

2、fAutomobileSeatFrameADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangXianguoSupervisor：Prof.WuHaihongCoSupervisor：SNENGRWangHongliSchoolofMechanicalElectricalEngineeringHenanUniversityofTechnology,Zhengzhou,China关于学位论文的独创性声明本人巧重声明：所呈交的论文是本人在巧导教师指导下独立进行研巧工作所，论文中有关资料

3、和数据是实事求是的取得的成果。尽我所知，除文中己经加抖标注和致谢外，本论文不包含其他人己经发表或撰写的研巧成果，也不包含本人或他人为获得河南工业火学或其它毅巧机构的学位或学巧化书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研巧所做的任何贡献均已在论文中做出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承巧相关法律责任。；学位论文作者签名：口期：＞０饼／月２Ｈ学位论文使用授权书本人完全同意河南工业大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版）：保留学位论文，按规巧向固家巧关，使用方式包括化不限于部口（机构）送交学位论文ｉ

4、，！ｉｌ学术交流为口的贈送和义换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和装印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印诚巧他复制予段保巧学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名－；：［］期知ｊ串／月＞円／指导教师签名：呂Ｌ円期：７＾刀枠＾月日３摘要随着国民经济的迅速发展，人们的生活水平也得到了显著的提高，中国的汽车数量已经跃居世界第一的位置。汽车在给人们的生活带来方便的同时也带来环境污染、能源消耗的问题，随着国家相关的法令法规的出台。汽车轻量化是实现节能减排的一个重要措施。纤

5、维增强复合材料由于其密度低、比强度高、成型周期短、环保可回收等优点在汽车轻量化上得到了广泛的研究。长纤维增强热塑性（longfiberreinforcedthermoplastic）复合材料，已经可以代替汽车上的部分金属和工程塑料零部件。特别是长玻纤增强聚丙烯（PP）具有质轻高强易于制造成本优化的特点，已是汽车轻量化的首选材料。汽车座椅骨架也在经历着由高强度钢到轻质复合材料的发展历程，目前常用的料是玻璃纤维毡增强热塑性塑料（GMT）。本文依此为背景，根据座椅骨架的性能要求，研究制备出符合的LFT-PP，并将其成功应用到座椅骨架上。本文以汽车座椅骨架

6、为研究对象，以玻纤增强聚丙烯为材料体系，探究符合国家标准-客车座椅及其车辆固定件的强度（GB13057-2003）的LFT-PP的制备及其注塑成型工艺对座椅性能的影响因素。首先通过改进现有的双螺杆挤出机将其和烘干装置、纤维包覆模具、冷却装置、切粒装置等配套设施，提供了一种制作LFT粒料的工艺。然后注塑成标准的测试样条进行性能测试和微观结构的观测。研究影响产品性能的因素。研究表明基体的粘度、基体和树脂的界面强度、相容剂及相容剂的含量、纤维的长度及含量等对复合材料的性能影响较大。随着纤维含量的增加，复合材料的力学性能及热变形温度也显著增加；基体的粘度降

7、低，有利于纤维在基体的浸渍，增加了纤维和基体树脂的结合强度，提高了力学性能；相容剂（PP-g-MAH）的添加显著的提高了基体和纤维的结合性。随着相容剂的添加，LFT-PP的刚性和强度提高，冲击韧性降低。结合制备的LFT-PP性能参数，利用CAE分析软件ABAQUS对座椅骨架的结构设计进行了分析优化，在应力集中的地方增加产品的壁厚和加强筋，使制得的ILFT-PP材料可以满足强度要求。利用模流分析软件Moldflow对座椅骨架的注塑成型过程进行了模拟。采用正交优化的设计方法，研究了注射压力、保压时间、模具温度等不同的注塑工艺条件下的纤维取向张量变化，反

8、映纤维在基体树脂中的分布情况，依此来表征该工艺条件对制品强度的影响。同时利用CAE对制品成型工艺进行分析，得到了座椅骨架的