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材料?工艺?设各
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试
王甲世李再轲吴辉王春花姜其斌
(株洲时代新材料科技股份有限公司)
摘要】利用 ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料
板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试。计算与试验对比
表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可
比钢板弹簧减重约63%。
主题词:板弹簧复合材料刚度承载力有限元分析
中图分类号:U463.334文献标识码:A文章编号:1000-3703(2012)04-0055-03
Finite Element Analysis and Performance Test of Composite Leaf
Spring for Automobile
Wang Jiashi, li Zaike, Wu Hui, Wang Chunhua, Jiang Qibin
Zhuzhou Times New Material Technology CO. Ltd)
Abstract With the aid of the ABAQUS software, the designed composite leaf spring is analyzed, and the spring
stiffness coe ficient and the maximum load capacity are calculated. Performanee test is made to prototype of this composite
leaf spring which is made with molding technology. The comparison belween computational results with the experimenta
results indicates that they have good agreement, which shows the main performance of the composite leaf spring meet the
design requirements, this kind of leaf spring is also achieves approx.63% weight reduction compared with steel leaf
Key words: Leaf spring, Composite material, Stiffness, Carrying capacity, Finite element
analysis
1前言
材料板弹簧,利用 ABAQUS有限元软件对其在预设
静载工况下的应力状态进行了分析,计算了其刚度
目前,全球的能源紧张、环境污染等问题,迫使系数和最大承载力;同时,针对制备出的复合材料板
人们想方设法来实现车辆的轻质化以减少油耗、保弾簧样品进行了试验测试,得到了其实测的静态刚
护环境。钢板蝉簧作为汽车悬架系统的一部分,其度和最大承载力。通过对比发现,有限元计算结果与
在车体自重中所占比例约为1/5~1/0?,如果使用试验测试结果吻合较好,该复合材料板弹簧的主要
复合材料,其质量可减轻60%~70%。此外,复合材性能指标达到了设计要求。
料的模量小、比重轻、比强度高、抗疲劳性能好,可提
高驾驶的舒适性、稳定性及耐用性即。美国于198
2汽车复合材料板弹簧有限元模型的建立
年利用缠绕技术成功制备出了玻纤复合材料板弹
通常,复合材料板弹箦的横截面可采用恒定厚
簧;英因GKN公司生产的复合材料板弹簧也已成功度恒定宽度、恒定厚度变宽度及变厚度变宽度3种
实现了产业化;德、日、法等国也都对复合材料板弹形式即。为了结构设计和生产制造的方便,试验汽车
簧开展了大量的基础性研究工作。目前,我国还没所用复合材料板弹簧采用的横截面为恒定厚度恒定
有关于汽车复合材料板弹簧产业化的相关报道,关宽度(30mmx75mm),其内表面圆弧半径r=1300
于汽车复合材料板弹簧的研究还处于初步的探索与mm,弦高h=185mm。根据复合材料板弹簧的几何结
试验阶段。如,郭红等人研究了钢板簧片中夹芯复构参数,在 ABAQUS有限元软件中得到了其三维几
合材料后组成的板弹簧的结构性能阿:赵洪斌等人何模型,如图1所示。为装配方便,对端部进行了倒
从原材料、成型工艺等方面对复合材料板弹簧的制角处理。在有限元计算中,通过采用三维减缩积分单
作进行了介绍叫。本文针对所设计的某型汽车复合元C3D8R对模型进行了网格划分,共产生12000
2012年第4期