STEEL_GFRP层合板力学性能及其应用研究

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1、学校代号10532学号S150200292分类号U461.91密级公开硕士学位论文STEEL/GFRP层合板力学性能及其应用研究学位申请人姓名张海洋培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称莫富灏副教授肖志助理教授学科专业机械工程研究方向汽车轻量化论文提交日期2018年4月23日学校代号：10532学号：S150200292密级：公开湖南大学硕士学位论文STEEL/GFRP层合板力学性能及其应用研究学位申请人姓名：张海洋导师姓名及职称：莫富灏副教授肖志助理教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期

2、：2018年5月15日答辩委员会主席：尹韶辉教授ResearchonMechanicalPropertiesofSTEEL/GFRPLaminatesanditsApplicationbyZHANGHaiyangB.E.（LiaoningTechnicalUniversity）2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHun

3、anUniversitySupervisorAssociateProfessorMOFuhaoAssistantProfessorXIAOZhiApril，2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文

4、的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日ISTEEL/GFRP层合板力学性能及其应用研究摘要随着经济的快速发展，汽车的轻量化程度越来越高。采用新型材料是实现汽车轻量化的主要途径之一，近年来新型材料在汽车领域逐渐得到了普及和应

5、用。纤维金属层合板（FML）材料是众多新型材料中的一种，是由金属层板和纤维增强树脂复合材料通过胶结或机械性连接结合而成。纤维金属层合板既具有纤维复合材料的高比强度、比刚度和良好的抗疲劳性能，又同时具有金属材料的韧性和可加工性，另外还具有耐腐蚀、阻燃等特点。本文通过热模压工艺制备了玻纤增强钢箔层合板（STEEL/GFRP）材料，并对其在不同材料构成下的力学特性及在电池包上的应用开展了研究，具体研究内容如下。本文以304不锈钢和连续玻纤增强聚丙烯(GFRP)为原材料，采用热模压工艺制作了一种新型FML材料，即STEEL/GFRP层合板材料。为研究其力学

6、性能，按照试验标准进行了拉伸试验和三点弯曲试验，得到了材料的基础力学参数，并对其失效形式和损伤形貌进行了观察和分析。采用有限元方法对拉伸试验和三点弯曲试验进行了仿真模拟，并通过和试验数据及现象的对比，验证了有限元模型的准确性。为了研究表层钢箔厚度、GFRP铺层厚度和金属类别对STEEL/GFRP层合板弯曲性能的影响，本文制备了一系列纤维金属层合板，并分组进行了三点弯曲试验。通过对试验现象的总结和分析，发现当钢箔厚度或GFRP厚度增大时STEEL/GFRP的弯曲性能先增加后减弱，钢箔和GFRP的厚度都存在最优值。根据本文试验结果含有0.08mm厚的钢

7、箔、两层GFRP的STEEL/GFRP层合板的弯曲性能是最优的。此外还将STEEL/GFRP中的钢箔换成了铝，制作出了玻纤增强铝板（AL/GFRP）材料。通过试验对比发现纤维金属层合板中金属的性能对其力学性能起决定性作用，STEEL/GFRP的弯曲性能比玻纤增强铝板（AL/GFRP）材料强很多。最后本文以STEEL/GFRP材料为基础，结合工艺可行性对一款小型电动车的电池包进行结构改进设计，开发出一款STEEL/GFRP材料电池包。并对STEEL/GFRP电池包和原钢制电池包在挤压工况下的力学响应进行了有限元分析。通过对电池包受力情况和各部件变形的

8、对比，发现STEEL/GFRP电池包的性能更好且轻量化效果明显，减重率高达29.7%。关键词：纤维金属层合板；力学性能；电