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论文类型： 会议论文

发表时间： 2018-11-01

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关键字： 热塑碳纤维;单冒型T型接头;力学性能;理论预测;有限元分析;弯扭耦合

摘要： 随着人们节能环保意识的不断增强,汽车轻量化正在加速的发展,与传统金属材料相比,碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、抗疲劳、加工容易等优势成为最有潜力的轻量化材料之一。本文采用2×2热塑性碳纤维3K斜纹编织预浸布,通过热压机高温高压成型制作T型接头。运用解析预测、有限元分析和实验手段对T型接头的面外弯曲和弯扭耦合力学性能进行研究,分析结构失效形式与力-位移曲线的关系,并将解析模型、有限元仿真与实验结果进行对比。结果表明,碳纤维层合板的渐进失效引起T型接头弯曲刚度的衰减,失效形式包括纤维的断裂、缠绕,树脂的压碎以及纤维和树脂的分层等。有限元模型采用Hashin失效准则,单层板正交叠合近似代替编织结构进行精细仿真。有限元分析与实验结果在刚度、峰值力、失效部位以及应力应变等方面都表现出了良好的一致性。在弯曲刚度方面,有限元分析与实验结果能够很好的证明解析模型的正确性。解析预测与有限元分析对实验结果刚度预测误差分别为4.7%和0.5%。弯扭耦合实验中,解析模型与有限元仿真对实验结果得到的弯扭刚度进行很好的预测,理论分析及有限元仿真的弯扭刚度变化趋势与实验结果具有良好的一致性,误差分别为6.9%和9.6%。