论文部分内容阅读
随着世界汽车工业面临的能源短缺、环境污染等一系列问题，减轻汽车重量是汽车行业的一个重要发展方向。采用玻璃纤维增强复合材料制造的汽车车身和各种汽车部件具有重量轻、耐腐蚀性好、噪音低等优点。纤维方向及其分布对纤维增强复合材料的力学特性具有至为关键的影响。由于纤维明显的轴向拉伸特性，及其在注塑件中方向的不确定性，导致注塑件内部也呈现出各向异性的力学性能。现有的仿真过程对其赋予各向同性的材料模型（如DYNA24#），所得到的结果不够准确，所以通过考虑纤维方向分布增强有限元分析的准确度具有非常重要的意义。本文以玻纤增强汽车仪表板为研究对象，通过引入方向张量，利用MOLDFLOW软件进行玻纤增强PP树脂注塑成形模拟获得纤维方向的平均分布，对仪表板的纤维方向相对一致处取与纤维方向分别成0°、45°、90°等的样条，通过拉伸实验测得拉伸模量，结合本文提出的显微方法观察判断特定点的纤维沿厚度方向的分层情况及定量判断样条纤维方向的分布。通过截取的样条轴向与平均纤维第一主方向的夹角，与实际实验测得的拉伸模量作对比，同时考虑第一主值的大小，分析并得出在大零件中，用模流分析结果中平均纤维方向信息代替弹性模量方向性分布是可靠的。通过编辑MATLAB程序，将MOLDFLOW软件分析结果中的单元信息、节点信息、平均纤维方向信息加以整合，并实现之间的对应。此程序读取DYNA结构分析的网格模型及MOLDFLOW模流分析的网格模型，并实现两种分析网格之间的空间对应关系，即寻找出对应于每一个DYNA结构分析网格的一个MOLDFLOW模流分析的网格。将纤维方向信息传递到结构分析的网格中。赋予材料卡片后，最终以DYNA软件可读取的文件格式写出。将试验测得的弹性模量结果作为材料信息，以及MATLAB程序运行后所得的含方向信息的结构网格结果作为网格信息，并赋予试验中的边界条件，进行刚度有限元模拟，并将模拟结果与实验结果进行对比，通过正交异性材料模型与各向同性材料模型的模拟结果与实际的实验结果对比分析，表明正交异性材料模型既能考虑材料本身的力学特性，分析结果又能更接近于真实的实验结果，是一种更好的有限元模拟材料模型。通过头碰分析不同材料本构模型之间的模拟分析，可进一步说明正交异性材料模型的优越性。最后归纳了本论文的主要研究工作和创新点，在总结所取得的研究成果的同时，指出本论文研究过程中还存在的一些不足之处，并提出进一步研究工作的展望。