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基于Fibersim的碳纤维复合材料油底壳设计
被引量：
11
1
作者
秦晓宇
马其华
+1 位作者
周琪
甘学辉
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期61-68,共8页
在汽车轻量化背景下,对金属油底壳进行碳纤维复合材料轻量化设计。首先从轻量化程度、设计性和安全性三个方面出发确定油底壳构件碳纤维复合材料化的可行性;其次,通过Catia软件对原金属油底壳进行结构简化处理,根据复合材料结构设计的规...
在汽车轻量化背景下,对金属油底壳进行碳纤维复合材料轻量化设计。首先从轻量化程度、设计性和安全性三个方面出发确定油底壳构件碳纤维复合材料化的可行性;其次,通过Catia软件对原金属油底壳进行结构简化处理,根据复合材料结构设计的规范,去除相关后期机加工结构。通过等刚度替换原理初步确定碳纤维复合材料油底壳的总体厚度为3 mm。依据结构优化、工艺设计和铺层结构等方面的设计规范,利用Fibersim软件进行油底壳结构的铺层设计,探讨盒类复杂件的铺层裁剪方案。分别对碳纤维复合材料油底壳结构的0°,90°,–45°和45°的铺层进行铺覆可行性分析,对不满足铺覆可行性的铺层分别使用剪口和分块方案并评估,最终依据不合格率和完整度两项指标确定剪口方案为最佳方案。
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关键词
油底壳
轻量化
碳纤维复合材料
等刚度替换
铺覆可行性分析
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职称材料
低速冲击载荷下CFRP-Al多胞薄壁管的耐撞性
被引量：
2
2
作者
蔡玮雯
马其华
甘学辉
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期187-196,共10页
为了研究低速冲击载荷下碳纤维复合材料-铝(CFRP-Al)多胞薄壁管的吸能特性,进行了单胞混合管的落锤冲击实验及有限元可靠性验证,提出了多胞混合管的模型设计方案。探讨了肋板数目、CFRP缠绕角度、胞元壁厚和CFRP层数对多胞混合管轴向抗...
为了研究低速冲击载荷下碳纤维复合材料-铝(CFRP-Al)多胞薄壁管的吸能特性,进行了单胞混合管的落锤冲击实验及有限元可靠性验证,提出了多胞混合管的模型设计方案。探讨了肋板数目、CFRP缠绕角度、胞元壁厚和CFRP层数对多胞混合管轴向抗冲击性能的影响规律。结果表明,加入肋板结构后,多胞混合管的最大压溃距离较单胞混合管下降了44.2%,抗变形能力明显提高。缠绕角度为[60°/-60°/90°]的多胞混合管表现出最佳的综合耐撞性能。当CFRP与Al管厚度比t C∶t Al为3∶4~9∶4时,比值越大,抗变形能力越强,比值越小,吸能性越好。运用灰色关联方法计算了不同权重方案下的灰色关联度,对各多胞混合管的综合耐撞性进行了排序及评价。评价结果表明,肋板数目越多,胞元壁厚越小,多胞混合管的耐撞性越好。
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关键词
低速冲击
CFRP-Al多胞薄壁管
灰色关联方法
耐撞性
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职称材料
准静态轴压载荷下Al-CFRP梯度混合管的多目标优化设计
被引量：
1
3
作者
秦晓宇
马其华
+1 位作者
胡沛源
查一斌
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期188-198,共11页
依据功能梯度结构设计原理,采用变厚度碳纤维复合材料层缠绕金属铝管的方式制备了Al-CFRP梯度混合样管,采用准静态轴向压缩实验对比了纯Al管、等厚度混合管以及梯度混合管的压溃与吸能特性,验证了梯度管的力学性能优势。在以上分析的基...
依据功能梯度结构设计原理,采用变厚度碳纤维复合材料层缠绕金属铝管的方式制备了Al-CFRP梯度混合样管,采用准静态轴向压缩实验对比了纯Al管、等厚度混合管以及梯度混合管的压溃与吸能特性,验证了梯度管的力学性能优势。在以上分析的基础上建立了梯度混合管有限元模型,通过对比压溃过程中具有典型压溃特征的6个压溃瞬时,发现有限元模型的压溃特性与变形模式均与实验结果具有较高的吻合度。分析了不同梯度系数下Al管壁厚和纤维缠绕角度对梯度混合管压溃性能的影响。结果表明,Al管壁厚对结构压溃性能影响显著,梯度系数对结构的峰值载荷和压溃力效率影响较大,碳纤维复合材料缠绕角度对结构压溃性能影响较小。为获取最优梯度混合管设计方案,采用基于响应面的多目标映射优化方法获得了吸能特性提升显著的梯度混合管结构形式。
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关键词
Al-CFRP梯度混合管
压溃性能
比吸能
多目标优化
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职称材料
题名
基于Fibersim的碳纤维复合材料油底壳设计
被引量：
11
1
作者
秦晓宇
马其华
周琪
甘学辉
机构
上海
工程技术大学机械与汽车工程学院
东华大学民用航空
复合材料
东华大学
协同
创新
中心
上海市
高
性能
纤维
复合材料
协同
创新
中心
(
省
部
共建
)
出处
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期61-68,共8页
基金
上海市高性能纤维复合材料协同创新中心开放课题(X12812101/020)。
文摘
在汽车轻量化背景下,对金属油底壳进行碳纤维复合材料轻量化设计。首先从轻量化程度、设计性和安全性三个方面出发确定油底壳构件碳纤维复合材料化的可行性;其次,通过Catia软件对原金属油底壳进行结构简化处理,根据复合材料结构设计的规范,去除相关后期机加工结构。通过等刚度替换原理初步确定碳纤维复合材料油底壳的总体厚度为3 mm。依据结构优化、工艺设计和铺层结构等方面的设计规范,利用Fibersim软件进行油底壳结构的铺层设计,探讨盒类复杂件的铺层裁剪方案。分别对碳纤维复合材料油底壳结构的0°,90°,–45°和45°的铺层进行铺覆可行性分析,对不满足铺覆可行性的铺层分别使用剪口和分块方案并评估,最终依据不合格率和完整度两项指标确定剪口方案为最佳方案。
关键词
油底壳
轻量化
碳纤维复合材料
等刚度替换
铺覆可行性分析
Keywords
oil pan
lightweight
carbon fiber composite
equal stiffness substitution
feasibility analysis of draping
分类号
TB333 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
低速冲击载荷下CFRP-Al多胞薄壁管的耐撞性
被引量：
2
2
作者
蔡玮雯
马其华
甘学辉
机构
上海
工程技术大学机械与汽车工程学院
东华大学、民用航空
复合材料
东华大学
协同
创新
中心
上海市
高
性能
纤维
复合材料
协同
创新
中心
(
省
部
共建
)
出处
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期187-196,共10页
基金
2022年上海市高性能纤维复合材料省部共建协同创新中心开放课题(X12812101/020)
2021年上海市轻质结构复合材料重点实验室开放课题(2232021A4-01)。
文摘
为了研究低速冲击载荷下碳纤维复合材料-铝(CFRP-Al)多胞薄壁管的吸能特性,进行了单胞混合管的落锤冲击实验及有限元可靠性验证,提出了多胞混合管的模型设计方案。探讨了肋板数目、CFRP缠绕角度、胞元壁厚和CFRP层数对多胞混合管轴向抗冲击性能的影响规律。结果表明,加入肋板结构后,多胞混合管的最大压溃距离较单胞混合管下降了44.2%,抗变形能力明显提高。缠绕角度为[60°/-60°/90°]的多胞混合管表现出最佳的综合耐撞性能。当CFRP与Al管厚度比t C∶t Al为3∶4~9∶4时,比值越大,抗变形能力越强,比值越小,吸能性越好。运用灰色关联方法计算了不同权重方案下的灰色关联度,对各多胞混合管的综合耐撞性进行了排序及评价。评价结果表明,肋板数目越多,胞元壁厚越小,多胞混合管的耐撞性越好。
关键词
低速冲击
CFRP-Al多胞薄壁管
灰色关联方法
耐撞性
Keywords
low speed impact
CFRP-Al multi-cell thin-walled tubes
grey correlation method
crashworthiness
分类号
TB333 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
准静态轴压载荷下Al-CFRP梯度混合管的多目标优化设计
被引量：
1
3
作者
秦晓宇
马其华
胡沛源
查一斌
机构
上海
工程技术大学机械与汽车工程学院
东华大学民用航空
复合材料
东华大学
协同
创新
中心
上海市
高
性能
纤维
复合材料
协同
创新
中心
(
省
部
共建
)
华人运通(
上海
)企业发展有限公司
出处
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期188-198,共11页
基金
高水平-智能交通与无人驾驶汽车研究生实践基地建设(22-030501031)
上海市高性能纤维复合材料协同创新中心开放课题(X12812101/020)。
文摘
依据功能梯度结构设计原理,采用变厚度碳纤维复合材料层缠绕金属铝管的方式制备了Al-CFRP梯度混合样管,采用准静态轴向压缩实验对比了纯Al管、等厚度混合管以及梯度混合管的压溃与吸能特性,验证了梯度管的力学性能优势。在以上分析的基础上建立了梯度混合管有限元模型,通过对比压溃过程中具有典型压溃特征的6个压溃瞬时,发现有限元模型的压溃特性与变形模式均与实验结果具有较高的吻合度。分析了不同梯度系数下Al管壁厚和纤维缠绕角度对梯度混合管压溃性能的影响。结果表明,Al管壁厚对结构压溃性能影响显著,梯度系数对结构的峰值载荷和压溃力效率影响较大,碳纤维复合材料缠绕角度对结构压溃性能影响较小。为获取最优梯度混合管设计方案,采用基于响应面的多目标映射优化方法获得了吸能特性提升显著的梯度混合管结构形式。
关键词
Al-CFRP梯度混合管
压溃性能
比吸能
多目标优化
Keywords
Al-CFRP gradient hybrid tube
crashworthiness
specific energy absorption
multi-objective optimization
分类号
TB333 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Fibersim的碳纤维复合材料油底壳设计
秦晓宇
马其华
周琪
甘学辉
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022
11
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
低速冲击载荷下CFRP-Al多胞薄壁管的耐撞性
蔡玮雯
马其华
甘学辉
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
准静态轴压载荷下Al-CFRP梯度混合管的多目标优化设计
秦晓宇
马其华
胡沛源
查一斌
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
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