玻璃纤维增强复合材料包装箱优化设计研究

摘要

复合材料凭借其高比强度和比模量、可设计性显著、材料与结构具有同一性等优异的性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、能源工程、风力发电、船舶工业及国防工业等领域。材料与结构一体化成型使符合材料设计及优化尤其重要，复合材料的结构设计及优化是一项基础性和应用性很强的工作，其最终目的是将结构设计的更合理，结构轻量化，使成本更低、工艺性更好且更安全可靠。
　　选用有限元分析软件ABAQUS作为结构分析的工具，对采用玻璃纤维/环氧树脂为基材的玻璃纤维增强复合材料包装箱初步方案各种工况载荷进行有限元分析，作为后续优化设计的基础。通过优化设计获得包装箱箱体结构的最佳加筋结构布置方案，及进一步对复合材料铺层的优化设计，最终满足包装箱刚度设计的同时质量最轻化的要求。
　　通过对包装箱结构进行形貌、壳体尺寸及铺层优化三个阶段的计算研究，得出包装箱的优化方案，最终的优化计算结果不仅降低了壳体最大变形达70%以上，包装箱的重量也降低了10.6%，达到了优化目标，取得如下研究成果：
　　（1）通过形貌优化设计结果表明，箱体结构采用薄壁加筋结构对增加箱体刚度、控制箱体变形、降低箱体重量的效果明显。
　　（2）通过对复合材料铺层优化，研究了（0,90）、（±45）不同角度铺层对箱体结构的影响，表明对于箱体结构更适宜采用（0,90）铺层。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3本论文的研究内容

2 复合材料包装箱设计的理论基础

2.1 复合材料包装箱设计制作流程

2.2 复合材料包装箱的材料选择

2.3复合材料包装箱的成型工艺选择

2.4复合材料包装箱优化设计的理论基础

2.5复合材料包装箱结构优化方法概述

2.6本章小结

3 复合材料包装箱初步方案结构分析

3.1 有限元分析技术简介

3.2 复合材料结构有限元分析技术

3.3 复合材料包装箱结构简介

3.4 复合材料包装箱结构分析

3.5本章小结

4复合材料包装箱优化设计分析

4.1形貌优化

4.2壳体尺寸优化

4.3铺层优化

4.4复合材料包装箱优化设计结果分析

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献