复合材料的应用日益广泛,其中玻纤增强复合材料以其比强度大、比模量高等优异性能,在办公椅产业中得到了广泛地应用。通过应用玻纤增强复合材料,可让办公椅五星脚等结构件在满足强度要求的同时减少用料,并降低生产成本。玻纤增强复合材料在注塑成型过程当中由于熔料流动而使纤维产生取向,成型产品的力学性能呈现各向异性。本文以办公椅五星脚为例,在PA6+45%GF(尼龙+45%玻纤)材料试验基础上,联合模流分析和结构有限元分析,进行系统性地优化设计与研究。主要工作内容和成果如下:1.对企业在纤维增强复合材料制件研发生产当中面临的主要问题进行了深度调查和分析,并对纤维增强复合材料中纤维取向的数值模拟技术,以及材料力学性能仿真技术的研究现状进行了分析,从而确立了本文的研究方法和实施方案。2.针对注塑工艺对材料力学性能的影响,利用Moldflow仿真模拟技术设计最佳纤维取向样板结构,并基于正交试验法,设计注塑工艺参数,进行注塑实验。从样板上切割拉伸测试样条进行拉伸测试,并分析了注塑工艺对材料力学性能的影响。3.将注塑样板在与纤维方向成0°、45°、90°方向上切割出测试样条,并对样条进行拉伸应力应变测试,评价纤维取向及工艺参数对材料力学性能的影响。采用扫描电镜对试样断口进行观察,分析了纤维取向情况。利用Advanced Material Exchange软件将样板纤维取向从模流分析结果映射到样条结构有限元模型,并基于测试所得应力应变数据,拟合材料模型,在ABAQUS中模拟样条拉伸。评估模拟拉伸结果与试验结果误差。4.对五星脚结构及注塑模具进行了设计,并分析了注塑过程纤维取向。采用纤维取向映射方法,对PA6+45%GF材质办公椅五星椅脚进行结构有限元分析,并优化椅脚结构,使其满足强度要求。对五星脚进行静压强度测试,并对比模拟结果,评估仿真优化准确性。通过注塑正交试验及拉伸测试分析了注塑工艺对玻纤取向及材料力学性能的影响。基于测试数据进行了材料力学性能的数值模拟,并以此对五星椅脚进行仿真分析,取得了较好的成果,对其他纤维增强注塑制件的设计具有重要的指导意义。