【摘 要】
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随着近几年世界各国汽车轻量化脚步的逐渐加紧,汽车材料的研发也紧跟轻量化的步伐。尽管传统纤维增强复合材料轻量化效果出众,但其昂贵的材料成本及相对低效的成型效率极大地
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随着近几年世界各国汽车轻量化脚步的逐渐加紧,汽车材料的研发也紧跟轻量化的步伐。尽管传统纤维增强复合材料轻量化效果出众,但其昂贵的材料成本及相对低效的成型效率极大地限制了复合材料在汽车减重上的应用。因此本文基于车企传统四大制造工艺之一的冲压工艺设计了新型的Al/SRPP和Al/UHMWPE纤维金属层板并研究了两种层板的冲压成形性能。通过沿0°、45°与90°纤维方向的单向拉伸试验发现,复合材料层的各向异性造成了Al/SRPP和Al/UHMWPE纤维金属层板沿板面表现出较大的面内各向异性。利用Hollomon方程能够很好地拟合得到Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的本构方程。拉深试验表明,Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的极限拉深比分别为2.2和2.4,达到中等强度铝合金板材的拉深性能。层板的面内各向异性导致Al/SRPP与Al/UHMWPE层板在拉深后均产生不同程度的制耳现象。对拉深后的杯形试样内部超声探伤后发现所有试样的粘接情况良好,无明显孔洞、脱粘或断裂情况。此外,通过扩孔试验发现Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的极限扩孔率分别为42.5%和60.7%,Al/UHMWPE层板拥有相对更佳的扩孔性能。成形极限试验表明复合材料层的存在会影响铝合金层的成形极限大小。以复合材料层破裂为失效准则而建立的FLD散点图显示Al/SRPP层板的成形极限值要明显高于Al/UHMWPE层板的成形极限值。最后本文提出了建立纤维金属层板FLD计算模型的假设,并在假设的基础上分别拟合得到了Al/SRPP与Al/UHMWPE纤维金属层板的FLD公式。
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