金属主簧-复合材料副簧复合刚度计算模型＊

柯俊，李志虎，秦玉林

（1.奇瑞汽车股份有限公司前瞻与预研技术中心，安徽 芜湖 241006；2.浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018）

前言

采用复合材料制造汽车零部件可显著减轻汽车重量、促进节能减排，是汽车轻量化领域的研究热点[1][2]。与钢板弹簧相比，复合材料板簧不但具有显著的轻量化优势，而且其疲劳寿命和减振性能均优于钢板弹簧，具有良好的应用价值[3-7]。目前，单片复合材料板簧的性能匹配及优化设计理论已经比较完善，且相关研究已拓展至疲劳性能监控及优化范畴[8-10]，但复合材料板簧在我国的应用仍然非常有限。除了制造成本较高、人们对其可靠性有疑虑这些因素外，阻碍复合材料板簧推广应用的另一重要原因是现有的复合材料板簧不能针对具体工况（如空载、满载）提供相匹配的刚度，无法满足市场需求。为解决上述问题，一种可行的方案是在具有主-副簧结构的钢板弹簧总成中，金属主簧不变，同时用复合材料副簧替换原有的金属副簧。在主-副簧结构中，主要由主簧承载，因此该方案不仅使板簧总成具有可靠的变刚度功能，而且大幅降低了总成成本，同时减少了用户顾虑，最终促进复合材料板簧的推广应用。

对金属主簧-复合材料副簧总成而言，其核心性能参数是主副簧共同工作后的复合刚度。目前，主要通过有限元模拟来实现金属主簧-复合材料副簧复合刚度的理论计算[11]，建模工作量大、周期长，且存在模型不收敛、需要反复调试修正地风险。……