[发明专利]一种主副簧式复合材料板弹簧复合刚度计算方法

权利要求书

1.一种主副簧式复合材料板弹簧复合刚度计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)，计算计算复合材料主簧和副簧各横截面的弯曲刚度；

2)，计算复合材料主副簧共同工作后的复合刚度；具体为：假设主簧和副簧在主簧D点接触，作用力及反作用力分别为F_D和F′_D，主副簧总成在主簧接头中心O点受到竖直向下的载荷F_O，则复合材料主副簧共同工作后的复合刚度通过以下方法来计算：

2-1，假设只有主簧受到力F_O的作用，计算D点的挠度及O点的挠度；

2-2，假设主簧D点单独受到作力F_D作用，计算末端O点的挠度；

2-3，对副簧GI段使用有限差分法，求得截面I的挠度；

2-4，求出F_D的具体数值。

2-5，求出主副簧总成后半段的复合刚度；

2-6，计算出主副簧总成的复合刚度。

2.如权利要求1所述的主副簧式复合材料板弹簧复合刚度计算方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：对复合材料板弹簧的任意一小段，设复合材料板弹簧的纵向为x轴，厚度方向为z轴，且向上为正，该小段的弯曲中性轴为y轴；假定复合材料层合结构在弯曲变形时满足平面假设，即变形前相距dx的两个横截平面，弯曲变形后仍保持平面，仅相对旋转了一个角度dθ，

根据应变的定义，第i层单层沿x轴的应变为：

对复合材料板弹簧任意截面，设其第k层与该截面的几何中面的距离为

式(2)中，λ是中性层位移系数，λ＝d/t，d为中性层与几何中面之间的距离向量；t为层合结构在该截面的厚度；δ为单层厚度；

对复合材料层合结构的任意一个横截面，沿x轴方向的力可表示为：

式(3)中，A^t为截面受拉区域面积，A^c为截面受压区域面积；

不考虑各单层之间的层间应力，且假设各单层的宽度相等，沿z轴对层合结构分层积分，将式(3)化为：

其中，b为层合结构的宽度，n₁为截面受拉区域层数；n₂为截面受压区域层数，为截面中第k层沿x轴的应力；为截面受拉区域第k₁层沿x轴的应力；为截面受压区域第k₂层沿x轴的应力；

因弯曲半径ρ不随单层距中性层的距离而变化，且在各单层内模量保持不变，故将式(4)化为：

因复合材料层合结构受纯弯矩的作用，故有：

F_N＝0 (6)

进而有：

联立式(2)和式(7)，即可解得中性层位移系数λ；

对于复合材料板弹簧任意一个纵向截面，其受到绕y轴的弯矩可表示为：

设截面抗弯刚度为K，则：

即有：

上式即为复合材料主簧和副簧变形部分各横截面弯曲刚度的计算公式。