[發明專利]一種主副簧式復合材料板彈簧復合剛度計算方法

在審

• 申請號: 201910166086.8
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109840387A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 柯俊;吳震宇;徐婷;張不揚
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 施春宜

1.一種主副簧式復合材料板彈簧復合剛度計算方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)，計算計算復合材料主簧和副簧各橫截面的彎曲剛度；

2)，計算復合材料主副簧共同工作后的復合剛度；具體為：假設主簧和副簧在主簧D點接觸，作用力及反作用力分別為F_D和F′_D，主副簧總成在主簧接頭中心O點受到豎直向下的載荷F_O，則復合材料主副簧共同工作后的復合剛度通過以下方法來計算：

2-1，假設只有主簧受到力F_O的作用，計算D點的撓度及O點的撓度；

2-2，假設主簧D點單獨受到作力F_D作用，計算末端O點的撓度；

2-3，對副簧GI段使用有限差分法，求得截面I的撓度；

2-4，求出F_D的具體數值。

2-5，求出主副簧總成后半段的復合剛度；

2-6，計算出主副簧總成的復合剛度。

2.如權利要求1所述的主副簧式復合材料板彈簧復合剛度計算方法，其特征在于：所述步驟1)具體為：對復合材料板彈簧的任意一小段，設復合材料板彈簧的縱向為x軸，厚度方向為z軸，且向上為正，該小段的彎曲中性軸為y軸；假定復合材料層合結構在彎曲變形時滿足平面假設，即變形前相距dx的兩個橫截平面，彎曲變形后仍保持平面，僅相對旋轉了一個角度dθ，

根據應變的定義，第i層單層沿x軸的應變為：

對復合材料板彈簧任意截面，設其第k層與該截面的幾何中面的距離為

式(2)中，λ是中性層位移系數，λ＝d/t，d為中性層與幾何中面之間的距離向量；t為層合結構在該截面的厚度；δ為單層厚度；

對復合材料層合結構的任意一個橫截面，沿x軸方向的力可表示為：

式(3)中，A^t為截面受拉區域面積，A^c為截面受壓區域面積；

不考慮各單層之間的層間應力，且假設各單層的寬度相等，沿z軸對層合結構分層積分，將式(3)化為：

其中，b為層合結構的寬度，n₁為截面受拉區域層數；n₂為截面受壓區域層數，為截面中第k層沿x軸的應力；為截面受拉區域第k₁層沿x軸的應力；為截面受壓區域第k₂層沿x軸的應力；

因彎曲半徑ρ不隨單層距中性層的距離而變化，且在各單層內模量保持不變，故將式(4)化為：

因復合材料層合結構受純彎矩的作用，故有：

F_N＝0 (6)

進而有：

聯立式(2)和式(7)，即可解得中性層位移系數λ；

對于復合材料板彈簧任意一個縱向截面，其受到繞y軸的彎矩可表示為：

設截面抗彎剛度為K，則：

即有：

上式即為復合材料主簧和副簧變形部分各橫截面彎曲剛度的計算公式。