复合材料学报

作者：王振, 曹悉奥, 梅轩, 朱国华, 陈轶嵩, 郭应时,

关键词：Al-CF/PP梁, 热模压, 成形性能, 本构模型, 数值模拟,

铝合金(Aluminum alloy，Al)-碳纤维增强聚丙烯(Carbon fiber reinforced polypropylene，CF/PP)混合材料通过热模压工艺可快速成形为车身薄壁构件，在汽车轻量化设计中应用前景广阔。然而，在热模压中Al主要以塑性变形为主，而CF/PP则以织物拉伸/剪切变形为主；此外，Al-CF/PP混合材料具有明显的热力耦合力学特性，为其数值模型的发展及热成形特性的研究带来了巨大挑战。本文首先通过热模压工艺制备8层(Al与CF/PP交替对称铺放)Al-CF/PP混合帽型梁试样，并采用X射线扫描断层(X-ray computed tomography，X-ray CT)手段对纤维夹角变化进行逐层表征。结果表明：Al-CF/PP中织物发生了明显的剪切变形；然后分别对Al片材和CF/PP片材在不同温度条件下开展单轴拉伸和偏轴拉伸实验，并构建了与温度相关的Al-CF/PP材料本构模型；在ABAQUS中构建了Al-CF/PP帽型梁的热模压有限元模型，仿真预测的纤维夹角变化与实验结果基本吻合；结果表明热模压过程中所有Al片材均出现了厚度减薄，CF/PP片材均经历了明显的剪切变形，Al-CF/PP层间材料则发生了显著的失效损伤。

来源：2024年第3期

《复合材料学报》期刊编辑部

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