用于汽车钢板弹簧的纳米纤维复合材料



用于汽车钢板弹簧的纳米纤维复合材料

在纳米纤维素复合材料中，纳米纤维均匀地分散在整个复合材料中。纳米纤维素复合材料在环氧树脂基体的三维分层下，有效地通过剪切变形而提高了材料的韧性和抗裂纹扩展性。这些纳米纤维被连接在玻璃纤维叠层之间，可显著提高复合材料体系的抗分层性和断裂韧性，这也显著改善了复合材料的强度、刚度等动态力学特性。

基于有限元分析进行了纳米纤维素复合材料钢板簧的非线性静态分析和模态分析，以评价纳米纤维素复合材料钢板弹簧的结构振动特性（即固有频率和振型），分析其谐振的可能性。模态分析证实，该钢板弹簧模态频率非常高，没有发生共振，可以较大程度改善车辆动力学的性能。基于有限元线性静态分析，分析了纳米纤维素复合材料钢板弹簧的主应力和最大挠度。最大挠度分析证实，该钢板弹簧的刚度超过了传统钢板弹簧的结构刚度，因为传统钢板弹簧大量的弯曲和扭转发生在其端部，这显著影响了其在满负荷下的弹性特性和功能。而纳米纤维素复合材料钢板弹簧在不增加应力水平的同时，其在刚度上得到了显著提高，同时也增强了其安全性与承载能力。

通有限元分析结果显示，纳米纤维素复合材料钢板弹簧的拉伸弹性模量得到28%的改善，挠曲模量得到23%的改善。在冲击试验中，纳米纤维素复合材料钢板弹簧冲击强度得到48%的改善。模态分析表明，纳米纤维素复合材料钢板弹簧在弯曲和扭转变形中表现出的优异性能，显示出纳米纤维素复合材料的有效强化机制。

刊名：Int.J·Plast Technology（英）

刊期：2014年第3期

作者：P.Sanoj.K. Balasubramanian

编译：孙坚