隨著汽車(chē)輕量化的發(fā)展,對(duì)汽車(chē)零部件的綜合性能提出了更高的要求。螺旋彈簧是減少車(chē)輛振動(dòng)和沖擊的重要部件,但是常規(guī)的金屬螺旋彈簧質(zhì)量大并且抗腐蝕性差,阻礙了汽車(chē)整體性能的提升。因此,聚合物基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料螺旋彈簧因其具有優(yōu)異的比剛度、比強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性而受到廣泛關(guān)注。本文利用有限元與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)合的方法研究了單向玄武巖纖維復(fù)合材料螺旋彈簧。通過(guò)有限元模擬分析出在彈簧線徑為12 mm時(shí)其壓縮性能達(dá)到最優(yōu)時(shí)的彈簧中徑尺寸和彈簧螺距尺寸,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了該尺寸下螺旋彈簧的壓縮性能并且與有限元仿真進(jìn)行對(duì)比分析,又通過(guò)改變彈簧簧絲的結(jié)構(gòu)以及往基體中加入納米二氧化硅的方法對(duì)該尺寸下螺旋彈簧的壓縮性能完成進(jìn)一步優(yōu)化。本文的具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）以12 mm的彈簧線徑為基準(zhǔn),建立了不同螺距、不同中徑的螺旋彈簧模型,模擬了結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)螺旋彈簧的壓縮性能的影響。分析發(fā)現(xiàn),隨著復(fù)合材料螺旋彈簧的螺距的增加,彈簧的螺旋角度增加,相同的壓縮載荷下軸向變形量越小,彈簧剛度呈線性增加。但是,當(dāng)螺距大于42 mm時(shí),彈簧簧絲的剪切強(qiáng)度安全系數(shù)小于臨界值,發(fā)生橫向失效。隨著螺旋彈簧中徑的減小,螺旋彈簧的彎矩和曲度系... 

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 汽車(chē)輕量化現(xiàn)狀
        1.1.2 復(fù)合材料概述
    1.2 螺旋彈簧的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 金屬螺旋彈簧的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 復(fù)合材料螺旋彈簧的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
第2章 復(fù)合材料各向異性彈性力學(xué)基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 各向異性彈性力學(xué)基本方程
        2.2.1 單彈性對(duì)稱面的材料
        2.2.2 正交各向異性材料
        2.2.3 橫觀各向同性材料
        2.2.4 單向?qū)訅簭?fù)合材料彈性常數(shù)計(jì)算
    2.3 圓形截面材料圓柱形螺旋彈簧的受力分析
    2.4 圓柱形螺旋彈簧剛度理論
    2.5 本章小結(jié)
第3章 單向玄武巖纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 復(fù)合材料螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)
    3.3 有限元模型的建立
        3.3.1 彈性常數(shù)的輸入
        3.3.2 單元網(wǎng)格劃分
        3.3.3 邊界條件的設(shè)定
    3.4 不同螺距螺旋彈簧的仿真分析
        3.4.1 不同螺距螺旋彈簧的有限元模型
        3.4.2 螺距對(duì)螺旋彈簧剛度的影響
        3.4.3 不同螺距彈簧簧絲橫向應(yīng)力-應(yīng)變分析
        3.4.4 不同螺距彈簧簧絲軸向應(yīng)力-應(yīng)變分析
        3.4.5 不同螺距彈簧簧絲軸向的失效判斷
    3.5 不同中徑螺旋彈簧的有限元分析
        3.5.1 不同中徑螺旋彈簧的有限元模型
        3.5.2 中徑對(duì)復(fù)合材料螺旋彈簧剛度的影響
        3.5.3 不同中徑彈簧簧絲橫向應(yīng)力-應(yīng)變分析
        3.5.4 不同中徑彈簧簧絲軸向應(yīng)力-應(yīng)變分析
        3.5.5 不同中徑彈簧簧絲軸向的失效判斷
    3.6 螺旋彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)交互作用
    3.7 本章小結(jié)
第4章 單向玄武巖纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的性能測(cè)試
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料
    4.3 試樣的制備
    4.4 纖維體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算
    4.5 螺旋彈簧壓縮性能測(cè)試
    4.6 螺旋彈簧的剛度分析
    4.7 最大壓縮量下彈簧性能分析
    4.8 螺旋彈簧簧絲橫向剪切測(cè)試
    4.9 螺旋彈簧橫向剪切應(yīng)力-應(yīng)變分析
    4.10 螺旋彈簧簧絲軸向的拉伸測(cè)試
    4.11 螺旋彈簧簧絲軸向應(yīng)力-應(yīng)變分析
    4.12 拉伸斷口的微觀分析
    4.13 本章小結(jié)
第5章 單向玄武巖纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的性能提升
    5.1 引言
    5.2 仿生簧絲結(jié)構(gòu)簧螺旋彈簧的性能分析
        5.2.1 仿生結(jié)構(gòu)
        5.2.2 復(fù)合材料螺旋彈簧的制作
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)樣件與測(cè)試
        5.2.4 壓縮性能分析
        5.2.5 復(fù)合材料螺旋彈簧的失效模式
    5.3 添加納米二氧化硅螺旋彈簧的性能分析
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.3.2 試樣制備
        5.3.3 試驗(yàn)樣件與測(cè)試
        5.3.4 螺旋彈簧的剛度分析
        5.3.5 螺旋彈簧的疲勞分析
        5.3.6 微觀界面分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的主要成果
致謝



本文編號(hào)：3710030