仿螳螂虾鳌结构/功能的玄武岩纤维增强复合材料碟簧研究

针对碟形弹簧质量大且不耐腐蚀等问题,基于螳螂虾鳌具有的独特螺旋纤维结构,借助玄武岩纤维具有的密度小、耐腐蚀和环保等特性,构建了仿螳螂虾螯玄武岩纤维增强复合材料碟簧的有限元理论模型,并探寻了单向玄武岩纤维织物螺旋铺排角度与复合材料碟簧载荷抗力之间的作用规律。计算结果表明:单向玄武岩纤维织物螺旋铺排角度为90°时,复合材料碟簧可获得最大载荷抗力6244 N,较非螺旋铺排的单向玄武岩纤维织物复合材料碟簧的载荷抗力(4846 N)提升28.90%,这归因于纤维铺排角度与碟簧环形对称结构的协同作用。计算结果与验证试验结果一致。