碳纤维琴盒热模压成型工艺实验研究及其数值仿真

作     者：郭文文 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭雄奇

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：琴盒 碳纤维 模压成型 有限元分析 成型实验 

摘      要：乐器是人类语言和肢体的延长,人类可以通过音乐表达感情、传递信息。琴盒作为收纳、携带、保护以及修复乐器的重要配件,具有抗压防摔,防水防潮等要求。随着艺术领域的逐渐发展,外观要求也越来越受到使用者的关注。碳纤维作为一种高比强度比刚度、轻质易成型的新型材料,研究其力学性能及机理,拓宽其应用范围到民用领域具有重要意义。本文通过实验和有限元计算相结合的方法,深入研究了碳纤维材料成型过程中的力学行为及变形机理。考虑碳纤维琴盒成型材料的特点,研究基于连续介质力学基础上开发的本构模型的适用条件,选择合适的材料本构模型。通过用户子程序编译,与通用型非线性有限元软件对接,为有限元仿真提供合适的材料模型。利用有限元仿真技术模拟碳纤维琴盒热模压成型过程,预估成型中起皱折叠等缺陷的形成原因,并对板料几何形状进行改形设计,在板料外角处采用合理的开角方式,从而达到消除缺陷的目的,为生产实验提供合理的板料几何参数,实现大批量规模化生产。将实验结果与有限元仿真结果相对比,证明了该方法给出的板料几何参数的合理性和可靠性。该方法对类似的方盒类零件有一定的通用性,对碳纤维材料引入箱包类产品领域提供可行性方法,这对拓展碳纤维材料的应用有一定的指导意义。