復(fù)合材料汽車板簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其有限元分析.pdf

1、傳統(tǒng)的汽車板簧一直采用耐疲勞性能極好的彈簧鋼來制造。但隨著汽車安全、節(jié)能和環(huán)保等要求的不斷提高，汽車輕量化逐漸成為研究的重點(diǎn)。樹脂基復(fù)合材料，作為汽車上重要的輕量化材料，越來越多地取代了傳統(tǒng)的金屬材料。與鋼鐵、鋁合金等傳統(tǒng)材料相比，樹脂基復(fù)合材料具有重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、減振性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，并且實(shí)踐證明，在汽車上大量使用樹脂基復(fù)合材料可以顯著減輕汽車自重、降低油耗、提高汽車安全舒適性，同時(shí)還可減少環(huán)境污染和降低汽

2、車的制造與使用綜合成本。因此，研究國內(nèi)外汽車復(fù)合材料板簧技術(shù)，設(shè)計(jì)適合我國汽車工業(yè)發(fā)展的復(fù)合材料板簧，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國汽車板簧輕量化，提高駕駛的舒適性、穩(wěn)定性及耐用性，縮短設(shè)計(jì)周期、提高效率等工作具有重要意義。
　　 本文以汽車零部件當(dāng)中的板簧為研究對(duì)象，根據(jù)復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)度的特點(diǎn)及其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用情況，選取合適的復(fù)合材料，即E玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，來取代傳統(tǒng)的彈簧鋼以減輕質(zhì)量，并通過板簧結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)一步減輕質(zhì)量，最終

3、達(dá)到輕量化的目的。
　　 首先概述了懸架系統(tǒng)、板簧和復(fù)合材料方面的發(fā)展情況。接著介紹了復(fù)合材料力學(xué)當(dāng)中有關(guān)復(fù)合材料層合板的相關(guān)理論，包括復(fù)合材料層合板的特點(diǎn)，層合板的應(yīng)變、內(nèi)力和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等內(nèi)容。在有關(guān)復(fù)合材料層合板力學(xué)相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，以最小的板簧質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以板簧的尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，以板簧的強(qiáng)度和剛度為約束條件，建立了復(fù)合材料汽車板簧的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合某車型板簧的原始數(shù)據(jù)，調(diào)用MATLAB優(yōu)化工具箱中的有約束非