碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究

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1、学校代码：10255学号：2120305东华大学硕士学位论文碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究PROCESSINGANDPROPERTIESRESEARCHOFCARBONFIBERCOMPOSITEFRONTFLOOROFAUTOMOBILE学科专业：材料加工学生姓名：丁小马指导教师：韩克清答辩时间：2015年1月东华大学材料科学与工程学院（MaterialsScience&Engineering,DonghuaUniversity)东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。

2、所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

3、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文碳纤维复合材料汽车前地板工艺及性能研究碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究摘要碳纤维增强树脂基复合材料以其高强度、高模量、成型工艺灵活、轻量化效果十分明显等优点，在航天航空、风机叶片、体育器材、汽车零部件中得到了广泛的应用，特别是在车身结构件中，轻量化效果尤为明显；但是由于碳纤维复合材料的各向异性不同于金属材料的各向同性，使

4、其在结构设计和成型加工方法上比金属材料复杂，因此还未得到广泛的应用，尤其是在民用方面，因此对碳纤维复合材料汽车零部件详细系统的研究显得尤为重要。本课题以复合材料汽车前地板为研究对象，对树脂基体和碳纤维等原材料进行了详细的研究和筛选，并对成型工艺进行了探索，确定了适用于前地板主板和梁VARI成型工艺用双酚A型树脂体系的最佳固化工艺为80℃/2h+110℃/2h+140℃/2h，按照此固化工艺制备的树脂浇铸体的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和玻璃化转变温度分别为273.52MPa、128.12Mpa、17.17KJ/m

5、和138℃。对国产和进口T300级平纹碳纤维进行力学性能研究，确定了适用于前地板主板和梁VARI成型工艺用增强材料为进口T300级平纹碳纤维，且铺层方式为[0°90°]4s。通过VARI工艺成型[0°90°]4s、[0°+45°90°−45°]2?、[+45°−45°]4s三种不同铺层方式增强双酚A型树脂体系复合材料的力学性能的研究表明，以[0°90°]4s铺层方式得到的复合材料力学性I东华大学硕士学位论文碳纤维复合材料汽车前地板工艺及性能研究能最优，其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度分别为8

6、96.46MPa和956.71MPa、49.82GPa和57.31GPa、815.93MPa和904.76MPa、45.33GPa和52.54GPa、52.58MPa和53.71MPa；本课题还采用先进复合材料热压罐成型工艺制备了汽车横梁，对热压罐工艺成型T300级单向预浸料和不同铺层间复合材料的力学性能进行了研究，结果表明以[0°90°]4s为最优的铺层方式，得到的复合材料力学性能最优，其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度分别为1236.58MPa、69.89GPa、1189.60MPa、65

7、.43GPa、84.26MPa。在获得了前地板主板和梁用树脂体系和碳纤维基本性能参数后，对VARI工艺成型前地板主板和梁的工艺进行了研究，并且成功制备了前地板主板和梁；采用金相显微镜测试了前地板主板的纤维体积含量为57.4%，并且在不同位置，纤维体积含量不同；在主板平板处，纤维体积含量为61%，在主板拐角处，纤维体积含量为53%。通过对胶接试验的基础性研究，确定了MAXLOKT6混合型结构胶作为前地板胶接用结构胶；对胶接完成后的前地板称重，发现梁用VARI工艺和用热压罐工艺成型组装的前地板重量分别为13.6kg和

8、14.8kg，相比于原金属前地板，重量分别降低了49.63%和45.19%；对前地板进行刚度测试，结果表明前地板梁用VARI工艺成型的前地板的刚度与原金属前地板刚度相当，而前地板梁用热压罐工艺成型的前地板的刚度约是其两倍；最后对制备的前地板进行装车试验，并对II东华大学硕士学位论文碳纤维复合材料汽车前地板工艺及性能研究装车后的白车身进行了模态测试，结果表明其与原金属车身的