形狀記憶合金復合材料變截面板簧的研究與設計.pdf

1、被動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到最優(yōu)減振效果，難以適應不同路況；主動懸架安裝有傳感與驅(qū)動裝置，能夠感知車輛的運行狀態(tài)，并根據(jù)一定的控制策略調(diào)節(jié)懸架的剛度與阻尼，使其適應復雜的路面狀況，但是主動懸架存在結(jié)構(gòu)復雜，成本高，能耗大等缺點。半主動懸架能夠?qū)崿F(xiàn)與主動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器，所以相對于主動懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗小、成本低等優(yōu)點，因而成為當今世界懸架研究的熱點。
　　傳統(tǒng)半主

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

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

4、。給出了能夠反映復合材料本身的彈性與熱彈性，以及SMA纖維的受限回復力特性而的SMA纖維復合材料結(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纖維的復合材料變截面板簧的靜力學和自由振動近似分析模型，推導了板簧的剛度和固有頻率的表達式，并通過數(shù)值計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纖維的復合材料變截面板簧的剛度和固有頻率可調(diào)節(jié)機