热塑性玻璃纤维头盔服役性能分析与数值仿真

张向奎; 李昭; 韩成祥; 盈亮; 胡平

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热塑性玻璃纤维头盔服役性能分析与数值仿真

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摘要

为了探究复合材料特别是碳纤维、玻璃纤维在头盔产品上的应用,本文基于模压成型工艺,对热塑性连续玻璃纤维材料增强头盔的成型过程进行实验。探究复合材料头盔所使用层合板最佳铺层方案,并通过实验获得层合板的应力应变曲线。对比不同头盔的穿透、碰撞和刚度服役性能数据,并使用有限元软件LS-DYNA进行数值仿真计算,得到不同材料对头盔性能及质量的影响。使用ABAQUS软件对头盔模型进行拓扑优化,在保持头盔刚度性能基本不变的情况下,优化得到头盔的加强筋结构,以此减轻头盔表层厚度并实现轻量化。结果表明,相比于普通ABS材料的头盔,热塑性连续玻璃纤维头盔的质量减轻了14.6%、刚度提升了10.6%;含有加强筋结构的玻璃纤维头盔质量减轻了14.2%,刚度与普通ABS头盔保持一致,但更节约材料、性价比更高。复合材料头盔的综合性能相比普通ABS塑料头盔有显著提升。

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来源
《材料科学与工艺》 |2023年第1期|1-9|共9页
作者
张向奎; 李昭; 韩成祥; 盈亮; 胡平;
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作者单位

大连理工大学汽车工程学院;

工业装备结构分析国家重点实验室(大连理工大学);

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类非金属复合材料;
关键词
模压成型; 头盔; 服役性能实验; 数值仿真; 拓扑优化;

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