复合材料悬架横臂的优化设计

【摘要】汽车轻量化设计是一种有效的达到节能减排的手段。而悬架横臂质量减轻可以有效减少簧下质量，提高舒适性。碳纤维复合材料是一种新型材料，其密度小，比模量高。本文主要研究如下：结合麦弗逊前悬架摆臂的特点，探讨碳纤维复合材料摆臂的设计方案。该方案是以复合材料初始设计为基础、结合结构拓扑优化与铺层厚度优化的设计方案。本文以金属(铸铝)横臂模型的刚度指标为设计约束，对复合材料横臂进行等刚度设计，在满足刚度目标的条件下，以体积最小为设计目标，对复合材料臂进行优化设计。首先确定麦弗逊悬架三个极限工况：紧急制动工况、转弯工况、路面垂直冲击工况的横臂载荷的大小，以铸铝材料为模型原型进行有限元分析，算出载荷施加点的位移大小，得出刚度参数。由复合材料初始铺层设计原则，知0度方向铺层抵抗拉压，45度铺层抵抗剪切。三个工况下，载荷对材料产生的力学效果不同，根据载荷大小的比例，得出铺层角度0度、45度、90度的比例。再利用optistruct的复合材料超级层模块这一工具，根据刚度位移约束，结合复合材料制造工艺要求，进行初始铺层层数设计。然后在该设计数据基础上进行结构拓扑优化，找到最佳质量分布。再重构几何，对新的几何，作以金属臂的刚度为约束，质量最小为设计目标，每一层的厚度为设计变量，进行铺层厚度尺寸优化。最后将优化后的复合材料悬架横臂与原型金属材料横臂进行质量比较，结果表明等代设计的复合材料臂不仅质量上更轻，刚度也更好。因此本文这一套复合材料横臂的设计与优化方法可以给其他复合材料结构工程应用提供一定参考。
【作者】高希；
【导师】杨世文；金达锋；
【作者基本信息】中北大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】悬架摆臂；复合材料；优化设计；轻量化；

【参考文献】
[1]章末梅.论和谐社会下的高校师生关系再造[D].江西财经大学,思想政治教育,2013,硕士.
[2]吴近近.L-钙离子通道拮抗剂对慢性房颤病人心肌细胞内1，4，5-三磷酸肌醇受体表达水平的影响[D].重庆医科大学,内科学,2004,硕士.
[3]余晓鹏,李琼林,杜习周,张晓东,王昕.基于IEC61850的电能质量监测终端数据分析及模型实现[J].电力系统自动化,2011,04:56-60.
[4]王艳辉,晋君,李曼.城轨路网下车站重要度的评价方法及应用[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2014,01:73-79.
[5]姜振华.白银金域观澜商业街建筑策划研究[D].西安建筑科技大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[6]张彪.主旋律电影的政治社会化功能分析[D].华中师范大学,新闻与传播,2013,硕士.
[7]刘炜,陈俊杰.一种基于Agent的智能元搜索引擎框架[J].计算机工程与应用,2005,03:137-138+211.
[8]唐兴江.CO_2加氢制甲醇用GNS促进CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂的研究[D].兰州理工大学,环境工程,2013,硕士.
[9]李权合,毕笃彦,马时平,何林远.视觉机制引导的非均匀光照图像二次曝光[J].自动化学报,2013,09:1458-1466.
[10]黄颖.S公司内部控制的设计与运用[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[11]刘琳.复合笼异步起动永磁同步电动机设计研究[D].山东大学,电机与电器,2013,硕士.
[12]李然.功能化氧化石墨烯用于PML/RARα融合基因检测的研究[D].山西医科大学,2014.
[13]舒桐.西安城市居民日常购物行为特征及决策机制研究[D].西北大学,人文地理学,2013,硕士.
[14]吕郊.两种IFP增益比较器的对比[J].石油地球物理勘探,1980,S2:70-76.
[15]杨军.纳米有序多孔阳极氧化铝表面润湿特性研究[D].西北师范大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[16]卢璐.用户生成内容（UGC）网站著作权问题探讨及应对策略[D].复旦大学,民商法学,2012,硕士.
[17]赵幸.Android平台恶意应用程序行为分析与研究[D].北京交通大学,2014.
[18]王倩.论裁决证成之方法（进路）[D].中国政法大学,法学理论,2014,硕士.
[19]王娇.大数据时代人文社科学术资源的教学转化路径研究[D].西南大学,教育技术学,2014,硕士.
[20]邬娴.苏州市中学校运会现状与改革发展对策研究[D].苏州大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[21]冯岗.隧道衬砌厚度不足和背后空洞对衬砌结构安全性影响研究[D].北京交通大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[22]邬玲伟,孙明轩,胡轶.基于死区吸引律的离散重复控制[J].控制与决策.
[23]于岩.内隐自我提升对正面口碑传播的作用机制[D].曲阜师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[24]郭利.模拟绿色植被光谱特征的近红外伪装涂层研究[D].南京航空航天大学,有机化学,2013,硕士.
[25]蔺世杰.图书馆个性化信息服务系统的技术分析[J].常熟理工学院学报,2005,06:80-82.
[26]陈炜钢.锂电池保护板测试装置的关键技术研究[D].宁波大学,电路与系统,2014,硕士.
[27]陈长安.基于矩阵编码的自然语言信息隐藏算法研究与实现[D].西北大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[28]董远,周涛,董乘宇,王海拉.中文语音合成系统中的一种两层韵律结构生成体系(英文)[J].自动化学报,2010,11:1569-1574.
[29]李宏毅,李加季.太阳能光伏发电技术及应用(4)[J].建筑创作.2003(05)
[30]王美婧.“普京外交战略”下的俄朝关系[D].吉林大学,国际政治,2014,硕士.
[31]孔滔.软土地区主动受荷下桥梁群桩基础桩土相互作用研究[D].西南交通大学,岩土工程,2014,硕士.
[32]冯萍.基于石墨烯复合材料的制备及光催化性能研究[D].青岛科技大学,2012.
[33]李志勇.输入非平衡条件下矩阵变换器的控制策略研究[D].湘潭大学,电力电子与电力传动,2003,硕士.
[34]魏存仪.小川信用社诉刘化集团担保合同纠纷案的案例分析[D].兰州大学,法律,2012,硕士.
[35]宋林峰.近场光学显微镜光纤探针的研制[D].大连理工大学,光学,2004,硕士.
[36]张行.渔用全数字岸台远程控制系统设计与实现[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[37]谷慧茹.基于虚拟样机技术的两足并联步行机器人步态规划及仿真[D].河北工业大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[38]李同心.基于脉搏波的连续血压测量装置的研究[D].河南科技大学,仪器仪表工程（专业学位）,2013,硕士.
[39]王洪翠.非平衡周期二元序列k错线性复杂度分布研究[D].杭州电子科技大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[40]赵丽红.重组人RGD-sTRAIL的基因克隆、表达、纯化及肿瘤靶向性研究[D].安徽医科大学,生物化学与分子生物学,2004,硕士.
[41]米甜.英语动结结构的句法结构再研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[42]贾思进.吉林电信公司中小企业及聚类市场营销策略创新研究[D].吉林大学,工商管理,2012,硕士.
[43]陈凯.粤超联赛品牌建设的理论与实证研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[44]王瑞义.中国小麦条锈菌鉴别寄主尤皮Ⅱ号、阿夫抗条锈病基因定位及分子标记[D].中国农业科学院,植物病理学,2004,硕士.
[45]张跃银.临床医学专业构建综合能力本位教学模式的研究[D].西南师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[46]李琼艳.平面广告中图形语言研究[D].华中师范大学,设计学,2013,硕士.
[47]记者刘霞.光电转化可在50飞秒内完成[N].科技日报,2015-04-16001.
[48]罗尧.台湾流行歌坛中的庄奴歌词研究[D].西南大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[49]付强.辽宁省运政管理信息系统设计与实现[D].大连海事大学,项目管理,2012,硕士.
[50]孙宇晴.实现海水脱盐与重金属废水处理的MDC技术研究[D].哈尔滨工业大学,环境科学与工程,2014,硕士.