本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：使用先進(jìn)輕質(zhì)材料替換傳統(tǒng)金屬材料的方法作為汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要方法得到了越來(lái)越廣泛的推廣。懸架用碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧即是一種汽車工程領(lǐng)域的典型應(yīng)用。通過(guò)文獻(xiàn)研究后發(fā)現(xiàn)，針對(duì)碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的相關(guān)的理論研究較少，尤其對(duì)該類型彈簧的剛度和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法研究較為缺乏，，本文針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)的研究。本文研究的碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧，其簧絲所用芯材為Peek（聚醚醚銅），簧絲外部為以±β角交替鋪層的碳纖維復(fù)合材料。將該彈簧進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化后，建立了碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧模型。結(jié)合碳纖維復(fù)合材料本身的層疊結(jié)構(gòu)和非均勻、各向異性性質(zhì)等特點(diǎn)，參考普通金屬圓柱螺旋彈簧的剛度和強(qiáng)度的計(jì)算方法，利用分層積分之后求和的能量計(jì)算方法得到了碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛度和強(qiáng)度的計(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛度、強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，并分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)與碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛強(qiáng)度之間的影響關(guān)系。為校核文中得到的碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛度和強(qiáng)度的計(jì)算公式及設(shè)計(jì)方法的正確性，利用有限元分析軟件Ansys對(duì)其進(jìn)行了建模及仿真分析。計(jì)算結(jié)果表明，利用公式所得到的理論結(jié)果與仿真計(jì)算的相關(guān)結(jié)果誤差較小，所得到的碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的剛強(qiáng)度計(jì)算公式和設(shè)計(jì)方法是合理有效的，可為碳纖維復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的工程應(yīng)用提供一定參考。
【關(guān)鍵詞】：剛度 強(qiáng)度 螺旋彈簧 碳纖維 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH135;TB332
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-9
• 第1章 引言9-20
• 1.1 研究背景9-16
• 1.1.1 汽車輕量化9-10
• 1.1.2 復(fù)合材料概況10-15
• 1.1.3 碳纖維復(fù)合材料螺旋彈簧簡(jiǎn)介15-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 研究問(wèn)題的提出18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及研究意義18-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.3.2 研究意義18-19
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)19-20
• 第2章 彈簧模型20-25
• 2.1 引言20-21
• 2.2 研究對(duì)象21-22
• 2.3 模型建立22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 剛度計(jì)算25-38
• 3.1 引言25-28
• 3.1.1 螺旋彈簧的剛度25
• 3.1.2 普通彈簧剛度計(jì)算方法25-27
• 3.1.3 復(fù)合材料螺旋彈簧剛度的計(jì)算27-28
• 3.2 剛度計(jì)算28-36
• 3.2.1 剛度計(jì)算方法28-33
• 3.2.2 參數(shù)影響分析33-36
• 3.3 本章小結(jié)36-38
• 第4章 強(qiáng)度計(jì)算38-52
• 4.1 引言38-42
• 4.1.1 螺旋彈簧的強(qiáng)度38
• 4.1.2 普通彈簧強(qiáng)度的計(jì)算方法38-41
• 4.1.3 復(fù)合材料螺旋彈簧強(qiáng)度的計(jì)算41-42
• 4.2 計(jì)算方法42-50
• 4.2.1 基本分析42
• 4.2.2 應(yīng)力修正系數(shù)的求解42-47
• 4.2.3 強(qiáng)度的求解47-50
• 4.2.4 參數(shù)影響分析50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第5章 彈簧剛強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法52-56
• 5.1 普通螺旋彈簧設(shè)計(jì)52
• 5.2 碳纖維復(fù)合材料彈簧設(shè)計(jì)52-54
• 5.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)53
• 5.2.2 設(shè)計(jì)方法53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-56
• 第6章 仿真校核56-75
• 6.1 引言56
• 6.2 復(fù)合材料有限元仿真56-57
• 6.3 金屬?gòu)椈捎邢拊抡?/span>57-62
• 6.4 算例分析62-74
• 6.4.1 復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧算例63-64
• 6.4.2 有限元模型建立64-68
• 6.4.3 彈簧剛強(qiáng)度的仿真結(jié)果68-74
• 6.5 本章小結(jié)74-75
• 第7章 總結(jié)及展望75-76
• 7.1 論文工作總結(jié)75
• 7.2 未來(lái)工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-80
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 隋剛,范勇崢,仲偉虹,張佐光,孫志杰,陳儒文;復(fù)合材料圓柱螺旋彈簧的制造與實(shí)驗(yàn)研究[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2001年01期

2 文獻(xiàn)民,王本利,馬興瑞;復(fù)合材料圓管構(gòu)件等效模量的計(jì)算方法[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);1999年02期

本文編號(hào)：892826