形狀記憶合金復(fù)合材料變截面板簧的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、被動(dòng)懸架的剛度與阻尼都是不可調(diào)節(jié)的，只能在特定的路況達(dá)到最優(yōu)減振效果，難以適應(yīng)不同路況；主動(dòng)懸架安裝有傳感與驅(qū)動(dòng)裝置，能夠感知車輛的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)一定的控制策略調(diào)節(jié)懸架的剛度與阻尼，使其適應(yīng)復(fù)雜的路面狀況，但是主動(dòng)懸架存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，能耗大等缺點(diǎn)。半主動(dòng)懸架能夠?qū)崿F(xiàn)與主動(dòng)懸架相近的減振品質(zhì)，但是由于沒有專門的傳感器與作動(dòng)器，所以相對(duì)于主動(dòng)懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)今世界懸架研究的熱點(diǎn)。
　　傳統(tǒng)半主

2、動(dòng)懸架主要通過調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)來調(diào)節(jié)懸架的減振效果。作為智能半主動(dòng)懸架核心部件的形狀記憶合金（Shape Memory Alloy-SMA）復(fù)合材料變截面板簧，是基于SMA先進(jìn)智能材料與結(jié)構(gòu)的概念，結(jié)合先進(jìn)的復(fù)合材料技術(shù)提出的一種新型智能復(fù)合材料變截面板簧，它通過控制懸架的剛度來調(diào)節(jié)其減振效果。作為一種半主動(dòng)懸架板簧， SMA復(fù)合材料變截面板簧沒有各種閥門，比電/磁流變液半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，又具備傳統(tǒng)復(fù)合材料板簧的強(qiáng)度高、抗疲勞性能好的特

3、點(diǎn)，因而發(fā)展前景廣闊。
　　本文首先基于Brinson熱力學(xué)模型，分析了SMA的一維本構(gòu)關(guān)系，并應(yīng)用其本構(gòu)方程推導(dǎo)和計(jì)算了SMA的受限回復(fù)特性，給出升溫與降溫過程中的回復(fù)應(yīng)力、馬氏體含量和彈性模量隨溫度的變化規(guī)律曲線。
　　研究了纖維復(fù)合材料的彈性特性與熱彈性特性，推導(dǎo)了從單層復(fù)合材料到層合復(fù)合材料的彈性特性與熱彈性特性的基本公式。將SMA和纖維復(fù)合材料進(jìn)行混雜，得到SMA纖維智能復(fù)合材料，其宏觀性能參數(shù)可采用混雜率進(jìn)行計(jì)算

4、。給出了能夠反映復(fù)合材料本身的彈性與熱彈性，以及SMA纖維的受限回復(fù)力特性而的SMA纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的本構(gòu)方程。
　　基于瑞利-里茲法的基本原理，建立了嵌入SMA纖維的復(fù)合材料變截面板簧的靜力學(xué)和自由振動(dòng)近似分析模型，推導(dǎo)了板簧的剛度和固有頻率的表達(dá)式，并通過數(shù)值計(jì)算得到板簧的剛度與固有頻率隨溫度、基體材料鋪層角度、SMA纖維體積含量的變化規(guī)律，描繪出其變化規(guī)律曲線，揭示了嵌入SMA纖維的復(fù)合材料變截面板簧的剛度和固有頻率可調(diào)節(jié)機(jī)