Thermoformed Composite Structures with Knitted Fiber Reinforcement

具有针织纤维增强的热成型复合结构

基本信息

  • 批准号:
    0856611
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-07-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). The research objective of this award is to design, fabricate and test, thermoformed composite structures reinforced with knitted textile materials. The knitted reinforcement will be engineered to improve formability in conventional thermoforming machines and to optimize the energy absorption capability of the final formed part during high-impact loading. The two main deliverables in this project are: 1) Accurate characterization of the mechanical behavior of thermoformed knitted composites through experimental measurements, and 2) Development of the necessary theoretical/computational tools to predict the behavior of this class of composites when subjected to large deformations and impact loading. The experimental characterization is needed to formulate suitable constitutive relationships for the biaxial deformation mechanisms of thermoplastics with knitted reinforcement in thermoforming processes and impact loading. These constitutive relationships will in turn be used to design manufacturing processes for complex knitted composite structures that exhibit optimal energy absorption characteristics using specialized computational models. If successful, the results of this research will result in the development of a new thermoplastic processing technology for manufacturing large load-bearing flexible composite structures optimized for high-impact applications. Adding additional functionality to thermoformed composite structures, by maximizing energy absorption capability, should be of value to U.S. manufacturing industries interested in developing cost effective techniques for manufacturing lightweight loading-bearing composite structures. It is anticipated that the development of a knitted reinforcement technology for thermoformed load-bearing structures will be particularly valuable in automotive, marine, and aerospace applications. The training of undergraduate students in designing with composite thermoplastic materials for load-bearing applications, and graduate students in the development of advanced finite element software for simulating complex manufacturing problems, is an important contribution to the state of technology that ultimately improves the competitiveness of US industries.
该奖项是根据2009年《美国复苏与再投资法》(公法111-5)资助的。该奖项的研究目标是设计,制造和测试,用针织纺织材料增强的热成型复合结构。针织钢筋将经过设计,以提高常规热成型机中的形成性,并优化在高影响力载荷期间最终形成的零件的能量吸收能力。该项目中的两个主要可交付成果是:1)通过实验测量进行热形成型针织复合材料的机械行为的准确表征,以及2)开发必要的理论/计算工具,以预测该类别复合材料的行为时,当受到较大的变形和影响负载时。需要实验表征来制定适合的本构关系,以在热形成过程中使用针织加固和撞击负荷进行热塑性塑料的双轴变形机制。这些本构的关系反过来又用于设计制造过程,用于使用专门的计算模型表现出最佳能量吸收特征的复杂针织复合结构。如果成功,这项研究的结果将导致开发一种新的热塑性处理技术,以制造针对高影响力应用优化的大型承载柔性复合结构。通过最大化能量吸收能力,在热成型的复合结构中添加其他功能,对于有兴趣开发生产轻巧的承载复合材料结构的成本效益技术的美国制造行业具有价值。可以预料,针对载荷负荷结构的针织加固技术的开发将在汽车,海洋和航空航天应用中特别有价值。对本科生设计的培训是针对负载应用的复合热塑性材料设计的,以及开发用于模拟复杂制造问题的高级有限元软件的研究生,是对技术状况的重要贡献,最终提高了美国工业的竞争力。

项目成果

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