CFRP帽型梁轴向压溃及三点弯曲特性研究

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1、学校代号10532学号S1502W0243分类号U461.91密级公开工程硕士学位论文CFRP帽型梁轴向压溃及三点弯曲特性研究学位申请人姓名曾帝培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称肖志助理教授郭水军高级工程师学科专业车辆工程研究方向汽车安全及轻量化论文提交日期2018年4月22日学校代号：10532学号：S1502W0243密级：公开湖南大学工程硕士学位论文CFRP帽型梁轴向压溃及三点弯曲特性研究学位申请人姓名：曾帝导师姓名及职称：肖志助理教授郭水军高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论

2、文提交日期：2018年4月22日论文答辩日期：2018年5月15日答辩委员会主席：尹韶辉教授ResearchonCharacteristicsofCFRPHat-shapeBeamsunderAxialCrushingandThree-pointBendingbyZENGDiB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehicl

3、eEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssistantProfessorXIAOZhiSeniorEngineerGUOShuijunMay，2018CFRP帽型梁轴向压溃及三点弯曲特性研究摘要轻量化已成为汽车发展的必然趋势，碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）凭借其优异的力学性能与轻量化能力越来越多地代替了传统汽车结构中的金属材料。本文以典型车身结构代表帽型梁为分析对象，结合试验和数值模拟的方法对CFRP帽型梁的轴向压溃特性和三点

4、弯曲性能展开了详细研究，主要内容具体如下：（1）材料力学特性研究：对热压罐成型的CFRP样件进行轴向拉伸和三点弯曲试验，并通过有限元分析获取了其材料仿真参数。（2）帽型梁准静态压溃特性研究：展开CFRP帽型梁轴向准静态压溃试验，分析了不同铺层角度、截面形状及铺层数对帽型梁吸能特性的影响；同时基于Chang-Chang失效准则建立了CFRP帽型梁的多层壳有限元模型，并通过试验进行了验证，分析了材料强度对结构压溃特性的影响。（3）帽型梁准静态弯曲特性研究：展开CFRP帽型梁横向三点弯曲试验，结合破坏模式和吸能特性分

5、析了CFRP帽型梁的弯曲特性，深入分析了铺层角度、截面形状和铺层数对结构弯曲性能的影响，利用已建立的多层壳有限元模型模拟了帽型梁三点弯曲过程，并分析了材料强度对结构弯曲特性的影响。本文针对碳纤维复合材料帽型梁轴向压溃和三点弯曲特性开展了系统的研究，得出的结论可为复合材料薄壁结构在工程中的应用提供一定的参考，同时本文的研究方法对今后的复合材料薄壁结构研究也具有一定的指导意义。关键词：CFRP；帽型梁；轴向压溃；三点弯曲；有限元II工程硕士学位论文AbstractWiththetrendoflightweighti

6、ngandcrashsafetybecomingincreasinglypopularinautomotiveindustry,moreandmoreautomotivestructuresoftraditionalmetalmaterialsarereplacedbycarbonfiberreinforcedpolymer(CFRP),whichhasoutstandingmechanicalperformances.Astypicalvehiclebodystructures,CFRPhat-shapebe

7、amsarestudiedontheaxialcrushingandtransversebendingbehaviorbyexperimentsandnumericalsimulations.Themainresearchcontentsare:(1)Researchesonthematerialmechanicalproperties:axialtensileandthree-pointbendingtestsoftheCFRPspecimensmanufacturedbyautoclavemoldingwe

8、reperformed,andthematerialparametersinsimulationwereobtainedthroughfiniteelementanalysis.(2)Researchesonquasi-staticcrushingcharacteristicsofthebeamwithhat-shapecrosssection:basedontheaxialquasi