不同复合材料板簧的性能比较及结构优化

随着汽车行业日益激烈的竞争和环境问题的不断凸显,有必要对汽车部件进行优化减重设计。本文利用CATIA三维软件建立了某轻型汽车的板簧几何模型,并导入ANSYS 15.0有限元软件中,分别赋予其五种材料属性,包括传统金属材料和四种新型纤维增强复合材料(E玻纤、S玻纤、碳纤、凯夫拉增强纤维)。计算并对比双片钢板板簧、双片复合材料板簧和单片复合材料板簧的应力、挠度、刚度及重量,所得结果表明,在满足板簧性能指标的前提下,单片E玻纤复合材料板簧具有最优的性价比,重量相比传统钢材板簧减轻了80%。为进一步减轻单片E玻纤复合材料板簧的重量,对其应力较小区域进行变截面宽度的结构优化。结果表明优化后的单片变宽度E玻纤复合材料板簧重量相比优化前板簧,进一步减重5.2%。对钢板板簧及优化前后的单片E-玻纤复合材料板簧的安全系数、振动频率及应变能等进行综合比较,结果表明,结构优化后的单片变宽度E玻纤复合材料板簧性能符合要求,性价比高,且减重效果显著。