汽車復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)失效情況的建模與仿真

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汽車復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)失效情況的建模與仿真

復(fù)合材料由于其質(zhì)量較輕和力學(xué)性能良好，因此已成功地將其應(yīng)用于航天工業(yè)。但碳纖維增強(qiáng)塑料在汽車工業(yè)中的使用量依然局限于某些特定的用途，對(duì)于汽車底盤零部件的相關(guān)應(yīng)用仍然沒有一個(gè)可靠的解決方案。然而，汽車制造商和一線供應(yīng)商始終保持著對(duì)設(shè)計(jì)高質(zhì)量終端產(chǎn)品的投入，以確保設(shè)計(jì)的輕量化零部件具有較高的安全性和可靠性，以實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。碳纖維增強(qiáng)塑料是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料的典型汽車復(fù)合材料，但在對(duì)汽車原有零部件進(jìn)行輕量化的過程中，需要對(duì)原有部件進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證。事實(shí)上，在不滿足線性假設(shè)條件的某些環(huán)境下，復(fù)合材料會(huì)表現(xiàn)出相當(dāng)豐富且復(fù)雜的材料特性，因此傳統(tǒng)汽車工業(yè)比較保守的設(shè)計(jì)方法往往會(huì)否定許多復(fù)合材料潛在的優(yōu)點(diǎn)。基于在航空航天工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)研究經(jīng)驗(yàn)，闡述了如何使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行汽車高性能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這包括一套完整的高精度建模與仿真方法，以精確模擬材料結(jié)構(gòu)受力的非線性行為，比如復(fù)合材料中損傷發(fā)展的問題、表層脫落和層內(nèi)漸進(jìn)損傷等問題。針對(duì)上述問題的建模仿真都是基于連續(xù)損傷力學(xué)的，利用材料在微觀水平下?lián)p傷變量與剛度之間的影響關(guān)系，通過有限元軟件SAMCEF來實(shí)現(xiàn)。

Michael Bruyneel. SAE 2014-01-0962.

編譯：張?zhí)K鐵