[0150] 使用具有一個固定件以及一個可移動件的測試機(jī)械測定樣本的表觀層間剪切強(qiáng) 度。所述試驗方法測定高模量纖維加強(qiáng)型復(fù)合材料的短梁強(qiáng)度。所述樣本為將彎曲或平坦 層壓制件加工至6. 00mm(0. 25英寸）厚度后所得短梁，該短梁以三點彎曲方式加載。此試 驗方法的應(yīng)用對象為彈性特性相對于上述梁的縱向軸線平衡對稱的連續(xù)或非連續(xù)纖維加 強(qiáng)型聚合物基質(zhì)復(fù)合材料。圖40所示為上述層間剪切強(qiáng)度測試結(jié)果，而下表8所示為其他 樣本測試結(jié)果。
[0153] 根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗方法D 2344,本發(fā)明實施方式中的纖維加強(qiáng)型單向熱塑性復(fù) 合材料的平均表觀層間剪切強(qiáng)度測定為3743Psi。
[0154] 實施例5-ASTM E 228 :航天系列-金屬材料：用誘明石英膨脹儀測宙固體材料 線件熱膨脹
[0155] 以下所示為由定向連續(xù)或非連續(xù)高模量纖維加強(qiáng)的樹脂基質(zhì)復(fù)合材料的線性熱 膨脹測定試驗結(jié)果。此試驗依據(jù)Vishay公司微測量技術(shù)文檔TN-513-1 (如上所述，同時參 考ASTM E 228標(biāo)準(zhǔn)方法E 228)實施。
[0156] 使用帶數(shù)字控制器的烘箱以及非膨脹性陶瓷對比樣品實施樣本的線性熱膨脹測 定。表9和表10所示分別為縱向熱膨脹系數(shù)及橫向熱膨脹系數(shù)的測試結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0157] 表 9
[0161] 根據(jù)上述測試，實施方式中的纖維加強(qiáng)型單向熱塑性復(fù)合材料的平均纖維向及橫 向線性熱膨脹系數(shù)分別測定為5. 4 μ ε /F及35. 9 μ ε /F。
[0162] 實施例6-ASTM D 2990 :塑料的柃伸、壓縮、彎曲蠕奪及蠕奪斷裂的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法
[0163] 以下所示為根據(jù)ASTM D 2990的拉伸蠕變特性測定試驗結(jié)果。
[0164] 使用靜載荷法測定樣本的拉伸蠕變性能，包括在規(guī)定環(huán)境條件下測定材料的拉伸 或壓縮蠕變及蠕變斷裂性能。雖然所述測試方法描述為通過三點加載法測定撓曲蠕變，但 是還可采用"測試方法D 790"中所述的設(shè)備及原理實施四點加載法。蠕變斷裂性能測試 中，優(yōu)選應(yīng)力模式為拉伸。這是因為，某些可延展塑料在撓曲或壓縮條件下不發(fā)生斷裂。此 處所述蠕變試驗于實驗室大氣及室溫環(huán)境下共進(jìn)行24小時。
[0165] 圖41和圖42所示分別為樣本1和樣本2相對于時間的蠕變應(yīng)變測試結(jié)果。下表 11所示為這些樣本的其他測試結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0166] 表 11 (ASTM D 2"0 蠕變）
[0168] 根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗方法D 2990,本發(fā)明實施方式中的纖維加強(qiáng)型單向熱塑性復(fù) 合材料的平均24小時內(nèi)室溫拉伸蠕變應(yīng)變測定為24. 3 μ ε。
[0169] 實施例7-ASTM D 3479 :聚合物基質(zhì)復(fù)合材料的柃伸-柃伸癰勞件能標(biāo)準(zhǔn)試驗 方法
[0170] 以下所示為聚合物基質(zhì)復(fù)合材料的拉伸-拉伸疲勞性能測定試驗結(jié)果。所述試 驗根據(jù)ASTM D 3479實施，并使用具有一個固定件以及一個可移動件的測試機(jī)械。此試驗 方法用于測定聚合物基質(zhì)復(fù)合材料在循環(huán)拉伸負(fù)載條件下的疲勞特性。被測復(fù)合材料為彈 性特性相對于測試方向具有特殊正交各向異性的連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維加強(qiáng)型復(fù)合材料。 所述試驗方法使用等幅單軸面內(nèi)負(fù)載測試未開槽被試樣本，其中，所述負(fù)載定義為測試控 制參數(shù)。此外，上述試驗方法包括兩個步驟，每個步驟均定義不同的測試控制參數(shù)。步驟1 : 使用將負(fù)載（應(yīng)力）作為所述測試控制參數(shù)的系統(tǒng)，而且控制所述機(jī)械，使得被測樣本經(jīng)受 重復(fù)等幅負(fù)載循環(huán)。在此步驟中，可使用工程應(yīng)力或被施加負(fù)載將所述測試控制參數(shù)描述 為等幅疲勞變量。步驟2 :使用將加載方向上的應(yīng)變作為所述測試控制參數(shù)的系統(tǒng)，而且控 制所述機(jī)械，使得被測樣本經(jīng)受重復(fù)等幅應(yīng)變循環(huán)。在此步驟中，可使用加載方向上的工程 應(yīng)變將所述測試控制參數(shù)描述為等幅疲勞變量。
[0171] 圖43為表示上述測試結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變圖。下表12和下表13所示為其他測試結(jié) 果和參數(shù)。

[0176] 就以上測試而言，各實施方式中的所述纖維加強(qiáng)型熱塑性復(fù)合材料在將負(fù)載向高 強(qiáng)度纖維上轉(zhuǎn)移方面表現(xiàn)良好，而且由于所加負(fù)載為破壞應(yīng)力的80%，其縱向上幾乎未發(fā) 生任何蠕變（小于30微應(yīng)變）。此外，在上述24小時內(nèi)的末段時間，應(yīng)變幾乎趨于恒定。 因此可推測，即使負(fù)載施加時間超過24小時，也不會發(fā)生進(jìn)一步蠕變。熱膨脹系數(shù)測試結(jié) 果顯示，三個被測樣本的縱向和橫向熱膨脹系數(shù)均具有高可重復(fù)性。在疲勞特性方面，所述 材料同樣在將負(fù)載轉(zhuǎn)移至纖維上的方面具有很高的能力。此外，在破壞發(fā)生前的所有疲勞 特性測試循環(huán)中，樣本的模量損失極小，而且樣本在破壞前所能承受的循環(huán)次數(shù)約為12000 次。針對各實施方式中的所述纖維加強(qiáng)型熱塑性復(fù)合材料所實施的縱向和橫向強(qiáng)度及模量 測試以及蠕變和疲勞特性測試一致說明其可實現(xiàn)將大部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移至高強(qiáng)度連續(xù)纖維上。 因此，當(dāng)假設(shè)層壓制件的質(zhì)量與被測樣本一致時，可根據(jù)這些測試的結(jié)果，通過使用簡單的 模型（Tsai-Hill、Tsai-W U、混合規(guī)則等）預(yù)測出此材料的強(qiáng)度和模量與纖維體積占比之間 的函數(shù)關(guān)系。
[0177] 其他測試/實施例
[0178] 還需注意的是，在上述之外，還對本發(fā)明實施方式進(jìn)行了其他成功測試。例如，對 根據(jù)實施方式的纖維加強(qiáng)型尼龍坯料（三個樣品）進(jìn)行測試的結(jié)果顯示，在85%撓曲強(qiáng)度 下完成150多萬次循環(huán)后，其平均負(fù)載為3%，期間未發(fā)生樣本破壞。
[0179] 雖然以上通過【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是， 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還可以對其作出多種變化以及使用同等物代替其各種要素， 而且所述實施方式可相互間以任何方式組合。此外，在不脫離本發(fā)明基本范疇的情況下，還 可根據(jù)本發(fā)明的啟示針對特定情形或材料作出改進(jìn)。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍并不局 限于以上【具體實施方式】部分所揭示的各具體實施例，而是包含落入所附權(quán)利要求書范圍的 所有實施方式。
【主權(quán)項】
1. 一種復(fù)合材料片簧，其特征在于，包括由定向內(nèi)嵌于該復(fù)合材料片簧基質(zhì)內(nèi)的纖維 加強(qiáng)的熱塑性基質(zhì)材料。2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述復(fù)合材料片簧包括： 長形第一級葉片元件，具有壓縮面、相對拉伸面以及至少一個用于將該第一級葉片附 接至車架上的附接部分，其中，所述長形第一級葉片元件包括由定向內(nèi)嵌于所述基質(zhì)內(nèi)的 所述纖維加強(qiáng)的所述熱塑性基質(zhì)材料。3. -種包括權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料片簧的組件，其特征在于，所述車架為機(jī)動車 輛車架。4. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述長形第一級葉片元件為曲形 元件。5. 如權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，還包括嵌件。6. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述長形第一級葉片元件包括形 成錐形形貌的疊置連續(xù)層體。7. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述長形第一級葉片元件包括繞 折連續(xù)層體。8. 如權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，還包括曲形嵌件。9. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，包括彎曲長形第一級葉片元件，所 述彎曲長形第一級葉片元件包含金屬且包覆包括由定向內(nèi)嵌于所述基質(zhì)內(nèi)的所述纖維加 強(qiáng)的所述熱塑性基質(zhì)材料的所述第一級葉片元件。10. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述片簧為懸臂彈簧。11. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述熱塑性基質(zhì)包括由玻璃纖維 加強(qiáng)的聚丙烯基質(zhì)，所述復(fù)合材料片簧設(shè)為根據(jù)ASTMD2990蠕變測試實現(xiàn)至少2750鎊的 負(fù)載以及至少61000psi的應(yīng)力。12. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述熱塑性基質(zhì)包括由玻璃纖 維加強(qiáng)的聚丙烯基質(zhì)，所述復(fù)合材料片簧設(shè)為根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗方法D695實現(xiàn)至少 32000psi的纖維向抗壓強(qiáng)度。13. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述熱塑性基質(zhì)包括由玻璃纖 維加強(qiáng)的聚丙烯基質(zhì)，所述復(fù)合材料片簧設(shè)為根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗方法D-5379實現(xiàn)至少 3500psi的剪切強(qiáng)度。14. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料片簧，其特征在于，所述熱塑性基質(zhì)包括由玻璃纖 維加強(qiáng)的聚丙烯基質(zhì)，所述復(fù)合材料片簧設(shè)為根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗方法D2344實現(xiàn)至少 3700psi的層間剪切強(qiáng)度。
【專利摘要】一種復(fù)合材料片簧，包括由定向內(nèi)嵌于該復(fù)合材料片簧基質(zhì)內(nèi)的纖維加強(qiáng)的熱塑性基質(zhì)材料。長久以來，車輛制造商一直致力于減輕車輛重量，以達(dá)到提高燃油經(jīng)濟(jì)性，提高有效載荷能力，增加汽車、卡車、多用途車輛及休閑用車的駕駛及操控特性的目的。大部分車輛的懸架系統(tǒng)使用鋼板彈簧作為承載及蓄能裝置。
【IPC分類】F16F1/368
【公開號】CN105358860
【申請?zhí)枴緾N201480023233
【發(fā)明人】喬納森·斯皮格爾, 本杰明·D·皮培爾, 愛德華·D·皮培爾, 邁克爾·戈登
【申請人】高登控股有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2014年3月17日
【公告號】CA2905512A1, EP2971843A1, US20140284855, WO2014145585A1