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专利号: 2018114495972
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变刚度复合材料板弹簧,其特征在于:包括一纤维增强树脂基复合材料板弹簧体,所述板弹簧体内部植入采用形状记忆合金制作的增强纤维;所形状记忆合金的增强纤维单独或者与发热元件共同组成刚度驱动器。

2.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧,其特征在于:所述板弹簧体采用纤维增强树脂基复合材料制作。

3.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧,其特征在于:所述增强纤维排布方向与板弹簧体的长度方向一致或呈一定的角度;所述增强纤维连续不断,其两端和车载电源组成导电回路。

4.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧,其特征在于:所述板弹簧体两端设有接头螺栓;所述刚度驱动器通过接头螺栓和板弹簧体自身树脂的粘接作用来固定和约束。

5.如权利要求2所述的变刚度复合材料板弹簧,其特征在于:所述刚度驱动器采用如下方法得到:将连续的采用形状记忆合金制作的增强纤维布置在铺层上,并使增强纤维在接头螺栓的钻孔区域转向;在簧身固化成型后,通过接头螺栓及树脂粘接作用实现增强纤维的固定;复合材料板弹簧成型模具中设置形状记忆合金的引出空间,使刚度驱动器与外接电源的连接。

6.一种变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法,其特征在于:包括如下步骤:

1),将刚度驱动器接口与车载电源连接,即与车载电源、车载传感及控制系统构成悬架刚度的主动控制系统;

2),在汽车行驶过程中,车载传感系统采集汽车的行驶状态参数并将信息传输给车载控制系统;

3),车载控制系统根据车载传感系统提供的信息,按照预定的控制策略对车载电源输出相应指令;

4),车载电源根据车载控制系统的指令对复合材料板弹簧内部的刚度驱动器通电加热,刚度驱动器温度达到所需范围后,内部的形状记忆合金发生相变并改变弹性模量,实现复合材料板弹簧刚度在具体工况下的匹配控制。

7.如权利要求7所述的变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法,其特征在于:所述步骤

2)中,所述行驶状态参数包括车身加速度、悬架动行程及轮胎动载荷,主动控制系统通过信号处理系统对采集到的状态信号进行滤波、放大等信号处理操作;同时,由车载路面识别系统对汽车行驶路面进行识别。

8.如权利要求6所述的变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法,其特征在于:所述步骤

3)具体为:根据处理后的汽车行驶状态特征参数信号及识别得到的汽车行驶路面类型,控制系统按照预定的控制策略对车载电源发出相应的电源控制信号;所述控制策略包括模糊PID控制、天棚控制、频域控制等悬架控制策略;车载电源收到控制芯片发来的电源控制信号后,对刚度驱动器施加不同特征的电流(包括不同大小、不同电压、不同通电时长等特征),刚度驱动器在通电后发热。

9.如权利要求6所述的变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法,其特征在于:所述步骤

4)中,形状记忆合金的温度与加热时间之间的关系为:

式中,T0为形状记忆合金的初始温度,T为形状记忆合金加热后的温度,t为加热时间,I为形状记忆合金所通过的电流值;ρr为电阻率,h为对流传热系数,d为纤维直径,ρ为密度,C为比热容,均为形状记忆合金的材料性能参数;

形状记忆合金的弹性模量随温度的变化规律为:

E=E0(1-QαT)

式中,E为形状记忆合金在温度改变后的弹性模量,E0为形状记忆合金的初始弹性模量,α为线胀系数,Q为材料特性参数。