復合材料汽車板簧的優(yōu)化設計及其有限元分析.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。樹脂基復合材料，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，樹脂基復合材料具有重量輕、比強度高、耐腐蝕、減振性能好、可設計性強、易于加工等優(yōu)點，并且實踐證明，在汽車上大量使用樹脂基復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)外汽車復合材料板簧技術，設計適合我國汽車工業(yè)發(fā)展的復合材料板簧，對實現(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，縮短設計周期、提高效率等工作具有重要意義。
　　 本文以汽車零部件當中的板簧為研究對象，根據(jù)復合材料輕質高強度的特點及其在汽車工業(yè)中的應用情況，選取合適的復合材料，即E玻璃纖維增強樹脂基復合材料，來取代傳統(tǒng)的彈簧鋼以減輕質量，并通過板簧結構的優(yōu)化設計進一步減輕質量，最終

3、達到輕量化的目的。
　　 首先概述了懸架系統(tǒng)、板簧和復合材料方面的發(fā)展情況。接著介紹了復合材料力學當中有關復合材料層合板的相關理論，包括復合材料層合板的特點，層合板的應變、內(nèi)力和應力-應變關系等內(nèi)容。在有關復合材料層合板力學相關理論的基礎上，以最小的板簧質量為目標函數(shù)，以板簧的尺寸參數(shù)為設計變量，以板簧的強度和剛度為約束條件，建立了復合材料汽車板簧的優(yōu)化數(shù)學模型，并結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