纤维增强热塑性复合材料成型性研究

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1、学校代号10532学号S1502W0208分类号U463.密级公开工程硕士学位论文纤维增强热塑性复合材料成型性研究学位申请人姓名殷浩培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称郑刚副教授王建华高工学科专业车辆工程研究方向热塑性复合材料成型论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S1502W0208密级：公开湖南大学工程硕士学位论文纤维增强热塑性复合材料成型性研究学位申请人姓名：殷浩导师姓名及职称：郑刚副教授王建华高工培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：2018年4月20日论文

2、答辩日期：2018年5月20日答辩委员会主席：程军圣教授ResearchonStampingFormabilityofThermoplasticPlainWovenCompositesbyYinHaoB.E.(NorthUniversityofChina)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateScho

3、olofHunanUniversitySupervisorProfessorZhengGangSeniorEngineerWangJianhuaMay,2018学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书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

4、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I纤维增强热塑性复合材料成型性研究摘要汽车轻量化是汽车产业可持续发展的重要方向，是实现节

5、能减排的主要途径之一，采用轻质高强的复合材料替代传统材料已成为汽车产业的重要举措。纤维增强热塑性复合材料由于成型速度快、韧性好、可回收利用等特点，在汽车车身及零部件上得到了广泛应用。热塑性复合材料冲压成型，作为一种具有潜力的快速成型方式，虽然已有学者对其开展了初步研究，但目前还存在很多问题和规律未被揭示清楚。因此，为了探究热塑性复合材料的冲压成型性能，本文从实验与数值模拟角度展开了研究，主要研究内容如下：（1）通过对碳纤维增强聚丙烯复合材料（CFRTP）、玻碳混编聚丙烯复合材料（CGRTP）进行冲压成型实验，研究

6、了材料类型与纤维方向对材料成型性能的影响，揭示了热塑性复合材料在成型过程中出现的典型失效形式及规律，并建立了相应的成形极限曲线（FLC）。（2）基于ABAQUS/Explicit有限元动态分析模块开发了VUMAT子程序，在子程序中实现了非正交次弹性本构模型的编写，通过测试验证了子程序与模型的准确性。（3）基于数值模拟的方法对实验模型进行了有限元仿真，包括偏轴拉伸实验与冲压成型实验，通过在VUMAT子程序中嵌入非正交次弹性本构模型与FLC失效准则，对比了实验与仿真的实验数据曲线、成型深度、失效区域，结果吻合度高。综

7、上，本文主要是基于实验和数值模拟方法对纤维增强热塑性复合材料成型性能进行了研究，通过研究发现，纤维方向与材料类型对材料的成型性能具有重要影响。通过开发非正交次弹性本构模型及建立统一的成形极限失效准则，能够很好地应用于数值模拟，为热塑性复合材料的进一步研究奠定了良好的基础。关键词：纤维增强热塑性复合材料；冲压成型；成形极限曲线；数值模拟；VUMAT子程序；非正交次弹性本构模型II工程硕士学位论文AbstractAutomobilelightweightisoneofthemosteffectivewaystoach

8、ieveenergysavingandemissionreductionforthesustainabledevelopmentoftheautomotiveindustry.Replacingtraditionalmaterialswithlightweight,high-strengthcompositematerialshasbecomeanimportantmea