碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧；10mg

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使用轻质材料替换传统金属材料的方法作为汽车轻量化设计的重要方法得到了越来越的推广。悬架用碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧即是一种汽车工程领域的应用。通过文献研究后发现，针对碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的相关的理论研究较少，对该类型弹簧的刚度和强度的设计方法研究较为缺乏，针对这一问题开展了相关的研究。研究的碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧，其簧丝所用芯材为Peek（聚醚醚铜），簧丝外部为以±β角交替铺层的碳纤维复合材料。将该弹簧进行适当的简化后，建立了碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧模型。结合碳纤维复合材料本身的层叠结构和非均匀、各向异性性质等特点，参考普通金属圆柱螺旋弹簧的刚度和强度的计算方法，利用分层积分之后求和的能量计算方法得到了碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的刚度和强度的计算公式。在此基础上，进一步研究了碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的刚度、强度设计方法，并分析了各结构参数与碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的刚强度之间的影响关系。为校核文中得到的碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的刚度和强度的计算公式及设计方法的正确性，利用有限元分析软件Ansys对其进行了建模及仿真分析。计算结果表明，利用公式所得到的理论结果与仿真计算的相关结果误差较小，所得到的碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的刚强度计算公式和设计方法是合理的，可为碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的工程应用提供参考。

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