本公開總的涉及板簧，并且具體涉及復(fù)合板簧以及制造用于諸如汽車和卡車懸架系統(tǒng)的應(yīng)用場合的板簧的方法。本公開更具體地涉及懸架子組件。
背景技術(shù)：
：為了提高燃料經(jīng)濟(jì)性、增加有效載荷能力并增強汽車、卡車、多用途車輛和休閑車輛的行駛和操縱特性，車輛制造商一直尋求減少車輛的重量。大部分車輛采用鋼制板簧作為其懸架系統(tǒng)中的負(fù)載承載和能量存儲裝置。雖然鋼制板簧的優(yōu)點在于它們除了作為能量存儲裝置的能力之外還可以用作附接的連桿和/或結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但是就每單位質(zhì)量的能量存儲容量而言，它們基本上不如其它類型的彈簧有效。鋼制板簧本質(zhì)來說重、噪音大、易腐蝕。這個重量需要額外考慮安裝要求以及阻尼要求。例如，為了在工作條件下控制板簧的質(zhì)量，鋼制板簧往往需要使用減震器。因此，需要的是可以提供更高的每單位質(zhì)量能量并且因此更輕的組件構(gòu)造的替代板簧。而且需要替代的懸架子組件。技術(shù)實現(xiàn)要素：根據(jù)本文所示的方面，提供了復(fù)合板簧，其包括用嵌入并對準(zhǔn)在復(fù)合板簧的基體中的纖維增強的熱塑性基體材料。根據(jù)本文的另外方面，提供了懸架子組件，其包括具有控制臂部分和彈簧構(gòu)件部分的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合上控制臂/彈簧組件，其中，懸架子組件可以調(diào)整車輛在轉(zhuǎn)彎期間的側(cè)傾剛度。附圖說明圖1為根據(jù)實施例的具有扁平第二級的混合式復(fù)合板簧組件的示意圖；圖2為圖1的混合式復(fù)合板簧的主體級的橫截面圖；圖3為根據(jù)實施例的包括主鋼板和扁平復(fù)合第二級負(fù)載板的復(fù)合板簧組件的替代構(gòu)造的示意圖；圖3a為根據(jù)實施例的包括主鋼板和彎曲形式的復(fù)合第二級負(fù)載板的復(fù)合板彈簧的另一構(gòu)造的示意圖；圖4為根據(jù)實施例的包括集成附接小孔的全復(fù)合板簧的立體圖的示意圖；圖5為根據(jù)實施例的復(fù)合懸架控制臂的局部立體示意圖，其中，根據(jù)實施例，復(fù)合懸架控制臂用作懸架控制臂和彈簧并且以上升比率安裝構(gòu)造示出；圖5a為根據(jù)實施例的橫向安裝的全復(fù)合板簧的示意圖；圖6為根據(jù)實施例的使用復(fù)合板簧的另一構(gòu)造的框架組件中的后懸架懸臂的局部立體圖，后懸架懸臂包括作為用于后軸的定位構(gòu)件的層壓件；圖7為根據(jù)實施例的使用復(fù)合板簧的另一構(gòu)造的框架組件中的后懸架懸臂的立體圖，后懸架懸臂包括作為用于后軸的定位構(gòu)件的層壓件；圖8為根據(jù)實施例的使用復(fù)合彈簧的另一構(gòu)造的框架組件中的后懸架懸臂的側(cè)視圖，后懸架懸臂包括作為用于后軸的定位構(gòu)件的層壓件；圖9在圖9a-9e中示出了五種類型的板簧的側(cè)視圖；具體地，圖9a示出了標(biāo)準(zhǔn)板簧；圖9b示出了根據(jù)實施例的小孔安裝彈簧；圖9c示出了根據(jù)實施例的錐形端滑塊彈簧；圖9d示出了根據(jù)實施例的漸進(jìn)式彈簧；圖9e示出了根據(jù)實施例的拖車彈簧；圖10為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧的示意圖，其包括形成錐形輪廓的堆疊連續(xù)層；圖11為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧的示意圖，其示出了在諸如圖10的層之類的連續(xù)層被加熱和固結(jié)之后獲得的錐形彈簧輪廓；圖12為根據(jù)實施例的包括纏繞的連續(xù)層的復(fù)合板簧的示意圖；圖13為根據(jù)實施例的包括纏繞的連續(xù)層、附接小孔和插入件的復(fù)合板簧的示意圖；圖14為根據(jù)實施例的包括連續(xù)層、附接小孔和插入件的復(fù)合板簧的示意圖，并且以層被加熱和固結(jié)之后所獲得的彎曲輪廓示出；圖15為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧的示意圖，其示出了在纏繞層被加熱和固結(jié)之后獲得的錐形彈簧輪廓；圖16為根據(jù)實施例的包括扁平的纖維增強復(fù)合材料第二級的多板簧的立體示意圖。應(yīng)注意，該圖示出了作為主板構(gòu)造的一部分的三個板，然而，可根據(jù)需要采用更多或更少的板；圖17為根據(jù)實施例的包括彎曲的纖維增強復(fù)合材料第二級的多板簧的立體示意圖。應(yīng)注意，該圖示出了作為主板構(gòu)造的一部分的三個板，然而，可根據(jù)需要采用更多或更少的板；圖18為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧的立體示意圖，復(fù)合板簧包括混合板、金屬主板和纖維增強熱塑性復(fù)合材料包層；圖19在圖19a和19b處示意性地示出根據(jù)實施例的復(fù)合板簧，其包括本文所公開的纖維增強聚合物(frp)熱塑性材料，并且具體地以彎曲形式致動的懸臂構(gòu)造示出；圖20在圖20a和20b處示意性地示出根據(jù)實施例的浮動懸臂構(gòu)造；圖21為根據(jù)實施例的多連桿復(fù)合板組件的示意圖；圖22為根據(jù)實施例的另一多連桿復(fù)合板組件的示意圖；圖23為根據(jù)實施例的另一多連桿復(fù)合板組件的示意圖；圖24為根據(jù)實施例的完整橫向板的示意圖；圖25在圖25a和25b處示意性地示出了根據(jù)實施例的復(fù)合板組件構(gòu)造，其上臂用作懸臂彈簧；圖26示意性地示出了根據(jù)實施例的使用卷簧的乘客后懸架子組件構(gòu)造，其可以通過使用如圖27所示的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件來代替；圖27示意性地示出了根據(jù)實施例的包括纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件的后懸架子組件構(gòu)造；圖28示意性地示出了采用彎曲形式的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧的另一實施例；圖29示出了顯示用于測試本發(fā)明的實施例的蠕變應(yīng)變對時間的曲線圖；圖30示出了用于測試本發(fā)明的實施例的拉伸強度(psi)的曲線圖；圖31示出了用于測試本發(fā)明的實施例的楊氏模量的曲線圖；圖32示出了用于測試本發(fā)明的實施例的拉伸強度(psi)的另一曲線圖；圖33示出了用于測試本發(fā)明的實施例的楊氏模量的另一曲線圖；圖34為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的壓縮強度的曲線圖；圖35為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的抗壓模量的曲線圖；圖36為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的壓縮強度的另一曲線圖；圖37為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的抗壓模量的另一曲線圖；圖38為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的平面內(nèi)剪切強度的曲線圖；圖39為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的平面內(nèi)剪切模量的曲線圖；圖40為示出了用于測試本發(fā)明的實施例的層間剪切強度的曲線圖；圖41為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于樣本1的蠕變應(yīng)變對時間的曲線圖；圖42為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于樣本2的蠕變應(yīng)變對時間的曲線圖；圖43為用于測試本發(fā)明的實施例的應(yīng)力對應(yīng)變的曲線圖；圖44示意性地示出了具有纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料上控制臂/彈簧組件的懸架子組件的另一實施例；以及圖45為圖44的懸架子組件的俯視圖。具體實施方式本發(fā)明人已經(jīng)確定，本文所公開的由纖維增強聚合物(frp)材料、特別是纖維增強熱塑性材料構(gòu)成的復(fù)合板簧可以提供高得多的每單位質(zhì)量的能量存儲，并因此比例如傳統(tǒng)的鋼板彈簧提供更輕的組件。此外，本文所公開的纖維增強復(fù)合板簧和組件傳遞比鋼板彈簧更小的噪聲，并且在工作條件下需要更少的阻尼力來保持控制。因此，根據(jù)實施例，用于制造聚合物復(fù)合材料和/或其復(fù)合層的聚合物基體包含熱塑性基體材料。嵌入在聚合物基體材料中以形成熱塑性復(fù)合材料的顆粒或纖維可以包括但不限于嵌入在聚合物基體材料中以形成聚合物復(fù)合材料的碳、玻璃、纖維、芳族聚酰胺纖維、前述材料的組合等。除了上述顆粒和纖維之外，鐵顆粒也可以摻入本文所公開的復(fù)合材料中。這樣，形成層的上述層片可以被感應(yīng)加熱，從而使材料層片粘結(jié)和/或固化在一起。根據(jù)實施例，纖維增強熱塑性復(fù)合板簧通?？捎蔁崴苄曰w材料、高強度增強纖維和其它增強材料的組合構(gòu)成。熱塑性基體材料可包括適合于應(yīng)用的熱塑性質(zhì)的任何材料或材料的組合，包括但不限于：聚偏二氟乙烯(pvdf)，其可以期望地賦予所得復(fù)合材料耐火性；聚酰胺(尼龍)；聚乙烯；聚丙烯；聚對苯二甲酸乙二醇酯；聚苯硫醚；聚醚醚酮和其它熱塑性聚合物及其組合。聚合物基體材料較佳地可利用更高分子量的聚乙烯，諸如超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和高密度交聯(lián)聚乙烯(hdxlpe)，在某些較低性能的應(yīng)用中，可使用其它聚乙烯，諸如交聯(lián)聚乙烯(pex或xlpe)、中密度聚乙烯(mdpe)、線性低密度聚乙烯(lldpe)和極低密度聚乙烯(vldpe)。通過重量加載的熱塑性可以根據(jù)產(chǎn)品板的預(yù)期用途的物理性能要求而有著廣泛變化。以熱塑性基體材料加纖維的重量計，復(fù)合材料可包含約50至約15wt％的熱塑性基體材料，更優(yōu)選約40至約20wt％，以及最優(yōu)選約30至約25wt％的熱塑性基體材料。所使用的增強纖維可包括但不限于玻璃纖維(例如e-玻璃和s-玻璃)、芳族聚酰胺纖維(凱夫拉爾(kevlar))、碳纖維和其它高強度纖維及其組合。也可以摻入其它纖維，優(yōu)選與e-玻璃和/或s-玻璃組合，但可選擇代替e-玻璃和/或s-玻璃。此類其它纖維包括ecr、a和c玻璃以及其它玻璃纖維；由石英、氧化鎂鋁硅酸鹽、非堿性鋁硼硅酸鹽、硼硅酸鈉、硅酸鈉、堿石灰-硅鋁酸鹽、硅酸鉛、非堿性鉛硼鋁、非堿性鋇硼鋁、非堿性鋅硼鋁、非堿性鐵鋁硅酸鹽、硼酸鎘，氧化鋁纖維、石棉、硼、碳化硅、石墨，以及諸如由聚乙烯、聚乙烯醇、莎綸、芳族聚酰胺、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚惡二唑、聚苯撐、ppr、石油和煤瀝青(各向同性)、中間相瀝青、纖維素和聚丙烯腈、陶瓷纖維的碳化得到的那些碳、例如由鋼、鋁金屬合金等得到的那些金屬纖維構(gòu)成的纖維。在需要高性能和成本合理的情況下，可使用由芳香族聚酰胺、例如凱夫拉爾形成的高強度有機聚合物纖維。其它優(yōu)選的高性能單向纖維束通常具有大于7克/旦尼爾的拉伸強度。這些束形高性能纖維更優(yōu)選可為芳族聚酰胺、延伸鏈超高分子量聚乙烯(uhmwpe)、聚[對亞苯基-2,6-苯并二惡唑](pbo)和聚[二咪唑并亞吡啶(二羥基)亞苯基]中的任一種或其組合。此外，諸如例如鋁、鋼和其它含鐵和/或有色金屬的金屬、塑料、環(huán)氧樹脂、復(fù)合材料和/或其它合適材料的材料可被用作增強劑、添加劑或插入物，以在整個彈簧中或者在彈簧的特定區(qū)域中均勻賦予特定的機械、尺寸或其它物理特性。應(yīng)注意，根據(jù)實施例的用于復(fù)合板簧的材料的特定合適的組合為用e-玻璃纖維增強的尼龍基體。以下闡述根據(jù)實施例的板簧和組件的各種構(gòu)造和構(gòu)形。應(yīng)注意，關(guān)于以下描述和實施例有利的是，板簧和/或組件的任何或所有部件可以由前述纖維增強聚合物(frp)復(fù)合材料和可選的附加增強件及其材料的任何組合制成。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的混合板簧總的由附圖標(biāo)記10表示?；旌习寤?0包括具有第一彈性模量的細(xì)長的主板12、張力表面14、相對的壓縮表面16和安裝部18，安裝部18被示為但不限于與用于將主板12聯(lián)接到車輛車架的細(xì)長主板12的端部整體形成的安裝小孔。細(xì)長的主板12由合適的材料、諸如但不限于例如鋼是金屬構(gòu)成。另選地，主板12可由金屬基體復(fù)合材料制成，金屬基體復(fù)合材料可包括嵌入金屬基體中的多種纖維。此外，主板12可由前述的纖維增強聚合物(frp)復(fù)合材料和可選的附加增強件及其材料的任何組合制成。通常但不限于具有比主板12的材料更低的彈性模量的至少一層復(fù)合材料被設(shè)置為基本上平行于并結(jié)合到主板12的張力表面14和壓縮表面16。至少一層復(fù)合材料優(yōu)選由嵌入聚合物基體中的多根基本上平行的纖維構(gòu)成。如圖1所示，第一層復(fù)合材料20被粘合到主板12的張力表面14，而第二層復(fù)合材料22被粘合到主板12的壓縮表面16?；旌习寤?0通常通過以下方式制成：將第一層復(fù)合材料20和第二層復(fù)合材料22粘合到主板12，并將組裝好的部件放置在壓機中，該壓機采用形狀與完工混合板簧的所期望的未加載形狀相符的受熱模具。然后將部件壓在一起，并且通過熱和壓力的組合，形成具有一致的可重復(fù)形狀的混合板簧。然而，本發(fā)明并不受限于這方面，因為可采用相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它制造技術(shù)，諸如模塑。根據(jù)實施例，采用夾緊裝置24將板簧10以三點構(gòu)型聯(lián)接到車輛的車軸26。在所示的實施例中，夾緊裝置24包括圍繞車軸26延伸的一對u形螺栓28，其中板簧10被接納在u形螺栓之間。限定用于接納u形螺栓28的端部34的兩對孔32的鎖定板30鄰近第二層復(fù)合材料22定位，并且緊固件36與u形螺栓的端部以螺紋方式接合，以用于將u形螺栓和板簧10可釋放地夾緊到車軸26上。此外，在第二層復(fù)合材料22和鎖定板30之間插入用于增強板簧10在最高應(yīng)力區(qū)中的承載能力的負(fù)載板38。負(fù)載板38可以被粘合到第二層復(fù)合材料22，或者其可以通過夾緊裝置24保持與第二層復(fù)合材料接觸。負(fù)載板38可為彎曲的或扁平的，并且可在橫截面上變化或不變化，并且例如由金屬和/或復(fù)合材料構(gòu)成。為了沿車軸26正確地定位板簧10，根據(jù)實施例，定位器40與車軸26接合，并且在圖1的所示實施例中，定位器40延伸穿過板簧10、負(fù)載板38和鎖定板30并進(jìn)入車軸26，從而相對于車軸26固定板簧10的位置。定位器40可采用各種形式，并且在所示實施例中為銷；然而，也可以使用螺栓等，而不脫離本發(fā)明的范圍。有利地，本發(fā)明人在此確定，圖1的板簧10的一個或所有部件可以由前述的纖維增強聚合物(frp)材料制成。如圖2所示，為了增加粘合強度，粘合層42被插置在主板12與第一復(fù)合材料層20和第二復(fù)合材料層22中的每一個之間，第一復(fù)合材料層20和第二復(fù)合材料層22中的每一個包括設(shè)置在粘合層42內(nèi)的用虛線示意性地表示的片材增強層44。每個粘合層42優(yōu)選為熱固性環(huán)氧樹脂粘合劑，但是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下也可為其它類型的粘合劑。例如，粘合劑可為傳統(tǒng)的一種或兩種液體結(jié)構(gòu)粘合劑，諸如環(huán)氧樹脂，或者可為聚氨酯和熱塑性塑料。圖3中示出了另一實施例，其中先前描述的元件具有相同的附圖標(biāo)記。在該實施例中，根據(jù)實施例，主板例如為沒有復(fù)合層的常規(guī)主鋼板，以及第二級負(fù)載板138為扁平纖維增強聚合物(frp)復(fù)合結(jié)構(gòu)，并且提供用于增強板簧10在最高應(yīng)力區(qū)中的承載能力。圖3a示出了類似的板簧組件，其中，第二級板140為本發(fā)明的彎曲frp復(fù)合結(jié)構(gòu)，提供了增強的主板簧的次級支撐，其具有減少的重量和定制的次級彈簧特性，這在某些重載應(yīng)用場合中是有利的。圖4示出了本發(fā)明的實施例，其包括由上述本發(fā)明的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料制成的板簧112，板簧112在每端具有用于附接到車輛底盤的圓形小孔118。小孔118可例如為模制和錨固在復(fù)合本體116中的鋼或其它金屬插入件，或者它們可為特別設(shè)計的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其具有在復(fù)合結(jié)構(gòu)中形成小孔的纏繞的連續(xù)高強度纖維，諸如包括本文所公開的frp熱塑性復(fù)合材料。彈簧還具有安裝區(qū)114，安裝區(qū)114通常在圓形小孔118之間的中點處或附近，圓形小孔118被設(shè)計成經(jīng)由夾緊機構(gòu)并且使用或不使用套筒附接到車輛的車軸。作為對圖4的所示圓形小孔118的替代，可以采用連桿來固定該結(jié)構(gòu)。此外，可以在板112的一端上采用一個小孔118，而板112的另一端包括扁平構(gòu)造而不是第二小孔118。僅僅通過說明的方式，板簧112可以用于替換如圖1所示的構(gòu)形中的主板簧12，由此，有可能通過改變加強類型和針對給定應(yīng)用來選擇層構(gòu)形，來提供重量節(jié)省和可定制的彈簧特性。它也可以僅用作在應(yīng)用中不需要第二級補充支撐的單級板簧。此類應(yīng)用可包括輕拖車應(yīng)用等。因此，根據(jù)本文的實施例的復(fù)合板簧可利用如圖4所示的單板設(shè)計或諸如例如圖1、圖3和圖3a所示的板簧組件的多級板設(shè)計。根據(jù)實施例，其它部件可被用作懸架的結(jié)構(gòu)和/或定位構(gòu)件，并且板簧僅可以用作例如能量存儲裝置，在此情況下，板簧可以或可以不在彈簧的端部采用安裝小孔。在一些構(gòu)形中，諸如圖5和圖5a所示，本發(fā)明的實施例可采用復(fù)合控制臂500，其在圖5中以上升比率安裝構(gòu)形示出。復(fù)合結(jié)構(gòu)在控制臂中具有用于附接到懸架的無彈簧部分的安裝孔502。如圖5a所示，其可橫向地安裝在車輛(未示出)中，使得板簧的縱向軸線垂直于車輛的前后中心線安裝。復(fù)合結(jié)構(gòu)可在用于附接到懸架的無彈簧(例如，無載荷、無車輛重量)部分的控制臂中具有安裝孔502。板簧504的中心被附接到底盤510，并且每個端部作為懸臂彈簧獨立有效地作用在例如車輛的懸架上，每個端部通常直接或經(jīng)由連桿連接到用于控制車輛上的各個車輪和輪胎組件512的動作的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在該實施例中，除了作為能量存儲裝置之外，彈簧也可用作懸架的結(jié)構(gòu)或定位構(gòu)件。另選地，實施例可利用圓形小孔(未示出)，其可以在板簧的一端或兩端一體地模制到復(fù)合結(jié)構(gòu)中，以作為懸架的接合部。圖5所示的實施例具有用于安裝到懸架的無彈簧部分的端部的安裝孔502。應(yīng)注意，圖5和圖5a的實施例中示出的任何或所有部件可以有利地包括前述的纖維增強聚合物(frp)復(fù)合材料和增強件，這用于獲得高強度、輕重量的結(jié)構(gòu)和/或部件。在圖6、圖7和圖8所示的附加構(gòu)形中，根據(jù)實施例的復(fù)合板簧600可被用在后懸架懸臂框架組件中，其中，組件的一端601被約束在底盤610、710、810中，并且另一端602、702、802以能量存儲容量作用于懸架。圖6的復(fù)合板簧600被示為多級板簧。圖7和8的復(fù)合板簧700和800分別被示為用作更輕重量應(yīng)用的單級板簧。還應(yīng)注意，實施例也可使用本文所公開的復(fù)合板簧作為定位或結(jié)構(gòu)裝置，并且可不必在板簧的任一端采用圓形小孔，如圖6、圖7和圖8所示，其中，端部被固定到車軸612、712、812。圖9示出五種類型/構(gòu)形的板簧的正視立體圖，其可以包括上述纖維增強聚合物(frp)復(fù)合板簧部件/組合物和本文所公開的本發(fā)明的實施例的用于任何或所有板簧部件的可選附加增強件及其任何組合。通過說明的方式，在圖9a中最初示出了標(biāo)準(zhǔn)彈簧902，其中，根據(jù)實施例，圖9a的任何或所有部件可以有利地包括本文所公開的frp熱塑性復(fù)合材料組合物和可選的增強件。圖9b示出了根據(jù)實施例的小孔安裝彈簧904，其具有柔性的中心安裝件，其中，其任何或所有部件包括纖維增強熱塑性復(fù)合元件。圖9c示出了根據(jù)實施例的錐形端部滑動彈簧906，其沒有小孔附接件，并且類似地具有用于其任何一個或所有部件的纖維增強熱塑性復(fù)合元件。根據(jù)實施例，圖9d的漸進(jìn)彈簧908類似于上文關(guān)于圖1、圖3和圖3a所述的彈簧，并且也包括用于其任何或所有部件的纖維增強熱塑性復(fù)合元件。根據(jù)實施例，在圖9e中示出了重載拖車彈簧910，其類似地可以具有如本文所述作為其纖維增強熱塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)元件的任何或所有板部件?，F(xiàn)在參考圖10-18，其中示出的是根據(jù)實施例的復(fù)合板簧的各種構(gòu)形。如在本文先前描述的實施例的情況下，圖10-18中的每一個的一些或全部部件有利地包括具有可選的加強件的前述纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料。例如，圖10為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧200的示意圖，其包括形成錐形輪廓的堆疊連續(xù)層210。應(yīng)注意，盡管圖10的實施例被示為沒有例如圓形小孔，但是此類特征可以被包含在其中。這對于本文公開的沒有特別示出圓形小孔特征的其它實施例也是如此。此外，還應(yīng)注意，本文所公開的各種實施例的分層或堆疊也可以用包括本文所公開的frp熱塑性材料的復(fù)合板替代，并且與機械緊固件聯(lián)接以例如將初級板固定到第二級板等等。圖11為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧220的示意圖，其示出了在諸如圖10的層210之類的連續(xù)層被加熱和固結(jié)之后獲得的錐形彈簧輪廓。圖12為根據(jù)實施例的包括纏繞而成的連續(xù)層240的復(fù)合板簧230的示意圖。應(yīng)注意，本實施例可以被用作包括上述frp熱塑性材料的預(yù)成型件，然后將預(yù)成型件加熱并固結(jié)成所需的最終形式。圖13為根據(jù)實施例的包括纏繞而成的連續(xù)層240、附接小孔118和插入件260的復(fù)合板簧250的示意圖。如在本文所公開的其它各種實施例的情況下，所示的復(fù)合板簧的所有或一些部件可以包括前述frp熱塑性材料。根據(jù)實施例，此處所示的彎曲插入件260也可以采用其它期望的形狀，諸如扁平等，并且也可以由諸如鋼的金屬制成。圖13的結(jié)構(gòu)也可以用作預(yù)成型件，該預(yù)成型件隨后被加熱和固結(jié)以實現(xiàn)例如圖14所示的結(jié)構(gòu)270。圖14為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧270的示意圖，其包括加熱和固結(jié)的連續(xù)層、附接小孔118和插入件260，并且以各層被加熱和固結(jié)之后獲得的彎曲輪廓示出。應(yīng)注意，為了例如減少使用用于結(jié)構(gòu)的材料，根據(jù)實施例，所示的插入件260可以另選為打開的隔件。圖15為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧280的示意圖，其示出了在纏繞層被加熱和固結(jié)之后所獲得的錐形彈簧輪廓。應(yīng)注意，本實施例以及本文所公開的其它實施例可以被用作多級板構(gòu)造的第二和第三級。圖16為根據(jù)實施例的包括扁平的纖維增強復(fù)合材料第二級300的多板簧290的立體示意圖。應(yīng)注意，該圖示出了作為主板構(gòu)造的一部分的三個板310，然而，可根據(jù)需要采用更多或更少的板；圖17為根據(jù)實施例的包括彎曲的纖維增強復(fù)合材料第二級的多板簧320的立體示意圖。應(yīng)注意，該圖示出了作為主板構(gòu)造的一部分的三個板310，然而，可根據(jù)需要采用更多或更少的板；圖18為根據(jù)實施例的復(fù)合板簧330的立體示意圖，其包括混合板，該混合板包括例如具有本文公開為包層350的纖維增強熱塑性復(fù)合材料的金屬主板340。本發(fā)明人進(jìn)一步確定了如何有效地使用本文公開的纖維增強聚合物(frp)熱塑性材料以各種構(gòu)造來控制在加載下的結(jié)構(gòu)的形狀(例如，曲率)。例如，可利用徑向形式，從而提供漸進(jìn)比率的增加?？梢栽诮Y(jié)構(gòu)的兩端處采用具有附加連桿的相對聯(lián)軸器來提供所期望的彎曲。此外，可以使用例如附加機械加工以恒定的應(yīng)力分布來制造該結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)一步說明，圖19a和19b示出了根據(jù)實施例的復(fù)合板簧360，其包括本文所公開的纖維增強聚合物(frp)熱塑性材料，并且特別地以懸臂彎曲形式示出。應(yīng)注意，彎曲形式可以控制應(yīng)力水平并提供比率漸進(jìn)。圖20示出了在圖20a和20b中的根據(jù)實施例的浮動懸臂構(gòu)造370，其中，懸臂通過施加到一端的聯(lián)軸器來加載。附加的連桿可被用于將相對的聯(lián)軸器施加到鉤環(huán)端部，從而引起純彎曲載荷。圖21示出了多連桿復(fù)合板組件380，其中，連桿用于控制幾何形狀。在該實施例中，懸臂彈簧385由連桿直接致動。類似地，圖22示出了另一多連桿復(fù)合板組件390，其中，連桿用于控制幾何形狀。具體地，懸臂彈簧385經(jīng)由鉤環(huán)組件致動，從而允許調(diào)整比率漸進(jìn)。圖23示出了也采用連桿以控制幾何形狀的另一多連桿復(fù)合板組件400。在該實施例中，懸臂彈簧385處于由連桿致動的靜止的彎曲形式。圖24示出了根據(jù)實施例的呈完全橫向板和鉤環(huán)構(gòu)形的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板410。圖25在圖25a和25b處示出根據(jù)實施例的復(fù)合板組件420，其中，其上臂430用作懸臂彈簧。在圖26中，示出了根據(jù)實施例的包括纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件的乘客后懸架子組件構(gòu)造440，以及在圖27中，示出了根據(jù)實施例的也包括纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件的后懸架子組件構(gòu)造450，并且所述后懸架子組件構(gòu)造可以用作現(xiàn)有底盤的直接替代物。在圖27所示的實施例中，左側(cè)被示為直接作用，以及右側(cè)被示為鉤環(huán)構(gòu)形。纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合片狀彈簧460的另一實施例在圖28中以彎曲形式示出，其在每端處具有圓形小孔118并包括金屬，例如具有應(yīng)力輪廓的frp次級板480的主鋼板470。此構(gòu)形可以為例如輕型卡車底盤提供重量減輕的構(gòu)造并且可以通過螺栓直接連接到卡車底盤。根據(jù)實施例，用于例如輕卡應(yīng)用的螺栓連接的另一替代方案可以包括將復(fù)合板/組件直接焊接和制造在框架上以適應(yīng)懸架設(shè)計。關(guān)于制造方法，應(yīng)注意，根據(jù)實施例的復(fù)合板簧、組件等可以在熱和/或壓力的存在下，通常在給予完工的組件最終形狀的模具或其它裝置中，通過將包括增強纖維的前述纖維增強聚合物(frp)熱塑性材料和其它合適的材料組合在一起來制造。加熱和固結(jié)通?？梢栽诶缂s400°f和約600°f之間、包括約450°f和約550°f之間，并且在例如約25psi和約100psig之間、包括約50psi的壓力下進(jìn)行。應(yīng)注意，根據(jù)實施例，在制造該構(gòu)造中所采用的壓力顯著小于在熱固性聚合物制品的制造中所需的壓力。相比之下，此類熱固性材料、諸如環(huán)氧樹脂材料可能需要約300psi以用于此構(gòu)造。因此，由于本文所公開的實施例的優(yōu)點在于可在構(gòu)造中采用減小的壓力，從而產(chǎn)生整個制造過程的改進(jìn)的成本和效率。此外，本文所公開的實施例的另一優(yōu)點在于，在例如加熱和固結(jié)過程期間，纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件的纖維在聚合物熱塑性材料流動期間通過液壓作用而對準(zhǔn)。此類對準(zhǔn)在例如纖維在受力情況下時提供增加的強度，并因此也提供增加的壓縮強度。另外應(yīng)注意到，由于熱塑性材料流動和其液壓作用，纖維可以有利地保持這種對準(zhǔn)，本發(fā)明人已經(jīng)確定其不會與其它聚合物材料諸如熱固性材料發(fā)生作用。最終強度和剛度以及其它所需特性取決于所使用的熱塑性材料以及所使用的增強材料和其它材料的類型、尺寸和取向。此外，最終產(chǎn)品的強度和剛度也取決于復(fù)合板簧的整體尺寸形狀，包括長度、寬度、厚度和橫截面積。在一些實施例中，復(fù)合板簧的形狀可通過預(yù)浸漬(預(yù)浸料)增強材料層的堆積而形成。這種堆積的層通常被插入到可施加熱和/或壓力以固結(jié)材料的成形工具或模具中。板簧的形狀也可通過圍繞預(yù)成形芯或一系列合適材料的芯、或者圍繞一系列可移除芯或銷來纏繞預(yù)浸漬的加強材料而形成，以便形成相對于彈簧的寬度和長度所需的橫截面輪廓。該實施例允許容易地包括安裝小孔，該安裝小孔然后被包裹在增強材料的連續(xù)圈層中，從而允許在車輛中使用常規(guī)安裝系統(tǒng)。此實施例在圖4中示出，其中，小孔118可以被并入復(fù)合板簧中。然后將該預(yù)纏繞組件插入工具或模具中，并根據(jù)需要經(jīng)受熱和/或壓力。此外，上述纏繞過程也可伴隨著在接觸點處或其附近對預(yù)浸漬材料的局部加熱，其中，每個連續(xù)的預(yù)浸漬材料層與前一預(yù)纏繞材料層在連續(xù)過程中接觸。該實施例將允許儲存預(yù)纏繞材料的預(yù)成形“坯料”以用于未來的成形和/或進(jìn)一步的固結(jié)，而沒有材料變形的風(fēng)險。實例根據(jù)本發(fā)明的實施例，進(jìn)行測試以證明纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合板簧/組件的各種機械特性。此類測試條件和結(jié)果在下面詳細(xì)闡述。應(yīng)注意，測試的目的是使用靜態(tài)負(fù)載法來確定樣本的拉伸蠕變特性。根據(jù)實施例，樣本包含70wt.％玻璃連續(xù)纖維增強聚丙烯基體。所采用的試驗方法包括在規(guī)定的環(huán)境條件下測定塑料的拉伸或壓縮蠕變和蠕變斷裂。雖然這些試驗方法概述了使用三點加載來測量撓曲中的蠕變，但是也可以使用在試驗方法d790中概述的設(shè)備和原理來使用四點加載(其使用頻率較低)。對于蠕變斷裂的測量，張力為優(yōu)選的應(yīng)力模式，因為對于一些韌性塑料，在撓曲或壓縮中不發(fā)生斷裂。這里進(jìn)行的蠕變試驗是在實驗室空氣、室溫環(huán)境中總計進(jìn)行24小時。圖29設(shè)置了根據(jù)實施例的測試數(shù)據(jù)匯總(蠕變應(yīng)變)對時間的曲線圖，并且下表1a給出了蠕變結(jié)果的表格匯總。這些疲勞試驗結(jié)果的進(jìn)一步細(xì)節(jié)也在下面描述。表1a-astmd2990蠕變應(yīng)力(psi)61097負(fù)載(lbs)2751初始時間(秒)88初始應(yīng)變0.01303424小時應(yīng)變0.02045424小時蠕變(∈)0.007420因此，進(jìn)行測試以評估纖維增強熱塑性復(fù)合材料的機械特性。根據(jù)實施例，樣本包含70wt.％玻璃連續(xù)纖維增強聚丙烯基體。應(yīng)注意，下面引用的圖30-34包括60wt.％玻璃增強聚丙烯的數(shù)據(jù)。試驗步驟根據(jù)美國測試和材料協(xié)會(astm)標(biāo)準(zhǔn)試驗方法來進(jìn)行。具體地，astm試驗方法包括astmd3039的纖維樹脂復(fù)合材料拉伸特性，astmd695的硬質(zhì)塑料的壓縮特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，astmd5739的通過v形缺口束法的復(fù)合材料的剪切特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，astmd2344的聚合物基體復(fù)合材料及其層壓材料的短束強度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，astme228的航空航天系列-金屬材料-試驗方法；使用玻璃質(zhì)二氧化硅膨脹儀的固體材料的線性熱膨脹，astmd2990的塑料的拉伸、壓縮和撓曲蠕變和蠕變斷裂的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，以及astmd3479的聚合物基復(fù)合材料的張力-張力疲勞的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。通常來說，使用包括一個固定和一個活動構(gòu)件的試驗機進(jìn)行測試以確定樣本在纖維方向、橫向方向或剪切中的例如強度、模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)、蠕變和疲勞壽命。用于進(jìn)行這些astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法的測試裝置在astm標(biāo)準(zhǔn)e4的“驗證試驗機的實踐(practicesforladverificationoftestingmachines)”中描述。所有測試在實驗室空氣中進(jìn)行。用于進(jìn)行這些測試的樣本被加工成在每個規(guī)范中描述的標(biāo)稱尺寸。使用fm-73粘合劑將由與樣本相同的材料制成的接片粘合到樣本上。通過具有數(shù)字控制器和數(shù)據(jù)采集的mts100kn伺服液壓測試架對樣本施加負(fù)載。使用具有非侵蝕性表面的楔塊(以高達(dá)2000psi的抓握壓力)的液壓夾具。使用應(yīng)變指示器(量規(guī))以及伸長計來確定應(yīng)變，并且使用mts負(fù)載架來確定相應(yīng)的負(fù)載。伸長計可提供有直到樣本失效的應(yīng)變信息。這些標(biāo)準(zhǔn)可用于測量和描述材料、產(chǎn)品或組件在受控實驗室條件下對機械和熱負(fù)載的響應(yīng)。試驗的結(jié)果可被用作負(fù)載能力評估或負(fù)載生存性評估的元素，所述評估考慮與特定最終用途的負(fù)載能力或負(fù)載生存性的評估相關(guān)的所有因素。所有樣本的試驗基體如表1所示。表2給出了進(jìn)行試驗的平均特性結(jié)果的匯總和每個試驗的astm標(biāo)準(zhǔn)方法。表2進(jìn)行的試驗astm平均屬性纖維方向拉伸強度d-303940,572psi纖維方向拉伸模量d-30393,637,626psi橫向抗拉強度d-3039551psi橫向拉伸模量d-3039508,371psi泊松比d-30390.14纖維方向壓縮強度d-69532,409psi纖維方向抗壓模量d-6953,685,869psi橫向壓縮強度d-6956156psi橫向抗壓模量d-695135,638psi平面內(nèi)剪切強度(iosepescu)d-53793580psi平面內(nèi)剪切模量(iosepescu)d-5379147,463psi層間剪切強度(短束剪切)d-23443743psi纖維方向熱膨脹系數(shù)e-228引用5.4μ∈/f橫向熱膨脹系數(shù)e-228引用35.9μ∈/f室溫環(huán)境蠕變d-299024.3μ∈張力-張力疲勞d-347911750個循環(huán)實例1-astmd3039纖維-樹脂復(fù)合材料的拉伸特性用于通過定向連續(xù)或非連續(xù)高模量>20gpa(>3×106psi)纖維來增強的樹脂基體復(fù)合材料的拉伸特性的試驗結(jié)果。試驗根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d3039來進(jìn)行。樣本的拉伸強度和彈性模量使用包括一個固定構(gòu)件和一個活動構(gòu)件的試驗機來確定。這可以提供使用以下方程式來確定拉伸強度的手段：s＝p/bd，其中：s＝極限拉伸強度(以mpa或psi為單位)，p＝最大負(fù)載(以n或lbf為單位)，b＝寬度(以毫米或英寸為單位)，以及d＝厚度(以毫米或英寸為單位)，使用了下列方程式來計算彈性模量：e＝(δp/δl)(l/bd)，其中：e＝彈性模量(以mpa或psi為單位)，δp/δl＝作為曲線的線性部分內(nèi)的變形的函數(shù)的負(fù)載曲線的斜率，l＝測量儀器的量規(guī)長度(以毫米或英寸為單位)，b＝寬度(以毫米或英寸為單位)，d＝厚度(以毫米或英寸為單位)。圖30和31分別給出了纖維方向強度和模量的astmd3039試驗數(shù)據(jù)匯總結(jié)果的匯總。下表3給出了樣本的進(jìn)一步試驗結(jié)果。表3樣本強度(psi)最大應(yīng)變模量(psi)1487080.0135936349682370530.0110534718663337560.0092137905644464050.0134238183625369380.010923472370平均值405720.011643637626標(biāo)準(zhǔn)偏差65620.00185166469圖32和33分別給出了使用astmd3039試驗標(biāo)準(zhǔn)的橫向拉伸強度和模量結(jié)果。下表4給出了其它樣本的試驗結(jié)果。表4樣本強度(psi)最大應(yīng)變模量(psi)65960.0010653072373620.0006051607189630.0015855164195230.00152478909103130.00036464512平均值5510.00103508371標(biāo)準(zhǔn)偏差2570.0005436135根據(jù)實施例，根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d3039的纖維-樹脂復(fù)合材料的拉伸性能，纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的平均纖維方向拉伸強度和彈性模量分別被確定為40,572psi和3,637,626psi，并且平均橫向拉伸強度和彈性模量分別被確定為551psi和508,371psi。根據(jù)實施例，復(fù)合材料的泊松比被確定為0.14。實例2-astmd695硬質(zhì)塑料的壓縮特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下面給出的為用于確定由定向連續(xù)或非連續(xù)高模量纖維增強的樹脂基體復(fù)合材料的壓縮特性的試驗結(jié)果。樣本的壓縮強度和彈性模量使用包括一個固定構(gòu)件和一個活動構(gòu)件的試驗機來確定。該試驗方法涵蓋了當(dāng)以相對低的均勻應(yīng)變或加載速率進(jìn)行壓縮加載時，確定未增強和增強的剛性塑料(包括高模量復(fù)合材料)的機械特性。采用臺架形狀的試樣。對于用定向連續(xù)、非連續(xù)或交叉增強物增強的樹脂基復(fù)合材料的壓縮性能，可根據(jù)astmd3410進(jìn)行測試。圖34和35分別示出了使用astmd695的纖維方向壓縮強度和抗壓模量結(jié)果。下表5給出了進(jìn)一步的樣本試驗結(jié)果。表5樣本模量(psi)強度(psi)1和試驗35744693955862和a3468934292883和b3731030320494和c3787475309865和d386743830134平均值368586932409標(biāo)準(zhǔn)偏差1618654141圖36和37分別使用astmd695試驗標(biāo)準(zhǔn)給出了橫向壓縮強度和抗壓模量結(jié)果。下表6給出了其它樣本的試驗結(jié)果。表6樣本模量(psi)強度(psi)6和e11016161997和f12999161818和g11372360279和h155372632210和i1689416050平均值1356386156標(biāo)準(zhǔn)偏差257786120根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d695，根據(jù)實施例的纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的平均纖維方向壓縮強度和抗壓模量分別被確定為32,409psi和3,685,869psi，并且平均橫向壓縮強度和抗壓模量分別被確定為6,156psi和1356,638psi。實例3-astmd5379通過v形缺口束法的復(fù)合材料的剪切特性的試驗方法下面給出的是通過v形缺口束法確定由定向連續(xù)或非連續(xù)高模量纖維增強的樹脂基體復(fù)合材料的剪切特性的試驗結(jié)果。樣本的剪切強度和模量使用包括一個固定構(gòu)件和一個活動構(gòu)件的試驗機來確定。該試驗方法涵蓋確定由高模量纖維增強的復(fù)合材料的剪切特性。復(fù)合材料為采用以下形式的連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維增強復(fù)合材料：1)僅由單向纖維層壓材料組成的層壓體，其中，纖維方向取向平行于或垂直于加載軸；2)僅由編織織物長絲層壓材料組成的層壓體，其經(jīng)向方向與加載軸平行或垂直；3)僅由單向纖維層壓材料組成的層壓體，其包含在平衡和對稱堆疊序列中以0和90取向的相等數(shù)目的層，其中，0方向平行或垂直于加載軸；4)短纖維增強復(fù)合材料，其中，大多數(shù)纖維是隨機分布的。這種剪切試驗概念最初是在不考慮纖維方向用于各向同性材料、比如金屬或陶瓷的情況下開發(fā)的。圖38和39給出了使用astmd5379的平面內(nèi)剪切強度和平面內(nèi)剪切模量。下表7給出了進(jìn)一步的樣本試驗結(jié)果。表7樣本強度(psi)模量(psi)135941525962350215478433635152208435881383185n/a139407平均值3580147463標(biāo)準(zhǔn)偏差567922根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d-5379，根據(jù)實施例的纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的平均剪切強度和模量分別被確定為3580psi和147,463。實例4-astmd2344聚合物基體復(fù)合材料及其層壓體的短束強度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。下面給出的為用于通過短束剪切方法確定由定向的連續(xù)或非連續(xù)高模量纖維增強的樹脂基體復(fù)合材料的表觀層間剪切特性的試驗結(jié)果。使用包括一個固定構(gòu)件和一個活動構(gòu)件的試驗機測定樣本的表觀層間剪切強度。該試驗方法確定高模量纖維增強復(fù)合材料的短束強度。樣本為由彎曲的或扁平的層合體加工成直到6.00mm(0.25英寸)厚的短束。該束以三點彎曲加載。該試驗方法的應(yīng)用場合為連續(xù)或非連續(xù)纖維增強的聚合物基體復(fù)合材料，其彈性特性是平衡的并且相對于束的縱向軸線是對稱的。圖40給出了這些層間剪切強度試驗結(jié)果，下面的表8給出了進(jìn)一步的樣本的試驗結(jié)果。表8根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d2344，根據(jù)實施例的纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的平均表觀層間剪切強度為3743psi。實例5-astme228航空航天系列-金屬材料；使用玻璃質(zhì)二氧化硅膨脹計的固體材料的線性熱膨脹。下面給出了確定通過定向的連續(xù)或非連續(xù)高模量纖維增強的樹脂基復(fù)合材料的線性熱膨脹的結(jié)果。根據(jù)vishay微測量技術(shù)說明tn-513-1(也參考上面提到的astme228標(biāo)準(zhǔn)號e228)進(jìn)行測試。使用具有數(shù)字控制器的烘箱和非膨脹陶瓷參考樣本來確定樣本的線性熱膨脹。下面的表9和10分別給出了所得的縱向熱膨脹系數(shù)數(shù)據(jù)和橫向熱膨脹系數(shù)數(shù)據(jù)。表9樣本在71.0f的μ∈在130.0f的μ∈cte(μ∈/f)標(biāo)號0-393010-865.220-675.530-725.4平均值5.4表10樣本在71.0f的μ∈在130.0f的μ∈cte(μ∈/f)標(biāo)號0-393010167735.120177536.730172335.9平均值35.9根據(jù)實施例，根據(jù)前述試驗，纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的平均纖維方向和橫向線性熱膨脹系數(shù)分別被確定為5.4μ∈/f和35.9μ∈/f。實例6-astmd2990塑料的拉伸、壓縮和撓曲蠕變和蠕變斷裂的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。下面給出根據(jù)astmd2990試驗確定拉伸蠕變特性的試驗結(jié)果。樣本的拉伸蠕變特性使用靜態(tài)負(fù)載法來確定，其涵蓋在指定環(huán)境條件下確定材料的拉伸或壓縮蠕變和蠕變斷裂。雖然這些試驗方法概述了使用三點加載來測量撓曲中的蠕變，但是也可以使用在試驗方法d790中概述的設(shè)備和原理來使用四點加載。對于蠕變斷裂的測量，張力為優(yōu)選的應(yīng)力模式，因為對于一些韌性塑料來說，在撓曲或壓縮中不發(fā)生斷裂。這里的蠕變試驗是在實驗室空氣、室溫環(huán)境中總計進(jìn)行24小時。圖41和42分別給出了樣本1和2的蠕變應(yīng)變對時間的變化。下表11給出了這些樣本的進(jìn)一步試驗數(shù)據(jù)結(jié)果。表11(astmd2990蠕變)根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d2990，根據(jù)實施例的纖維增強的單向熱塑性復(fù)合材料的24小時的平均室溫拉伸蠕變應(yīng)力被確定為24.3μ∈。實例7-astmd3479聚合物基體復(fù)合材料的張力-張力疲勞的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。下面給出了用于確定聚合物基體復(fù)合材料的張力-張力疲勞的試驗結(jié)果。根據(jù)astmd3479進(jìn)行試驗，其中，采用包括一個固定構(gòu)件和一個活動構(gòu)件的試驗機。該試驗方法確定經(jīng)受拉伸循環(huán)加載的聚合物基體復(fù)合材料的疲勞行為。所試驗的復(fù)合材料為采用連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的形式，其彈性特性相對于測試方向是指定正交各向異性的。該試驗方法用于經(jīng)受恒幅單軸面內(nèi)加載的無缺口試驗樣本，其中，加載根據(jù)試驗控制參數(shù)來定義。該試驗方法使用兩個過程，其中，每個過程定義不同的試驗控制參數(shù)：過程1：一種系統(tǒng)，其中，試驗控制參數(shù)為負(fù)載(應(yīng)力)并且機器被控制以使得試樣經(jīng)受重復(fù)的恒幅負(fù)載循環(huán)。在該過程中，試驗控制參數(shù)可被描述為使用工程應(yīng)力或所施加的作為恒幅疲勞變量的負(fù)載；過程2：一種系統(tǒng)，其中，試驗控制參數(shù)為在加載方向上的應(yīng)變，并且機器被控制以使樣本經(jīng)受重復(fù)的恒幅應(yīng)變循環(huán)。在該過程中，試驗控制參數(shù)可被描述為使用加載方向上的工程應(yīng)變來作為恒幅疲勞變量。圖43給出了示出前述試驗的結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變圖。下表12和13給出了進(jìn)一步的試驗結(jié)果和參數(shù)。表12p峰(lbs)1758p谷(lbs)176直到失效時的循環(huán)數(shù)11750表13循環(huán)模量(psi)039774055054037072101040307652018402455730364014639400340044185010396880960193908714702737769018004n/a9012n/a10019n/a鑒于上述試驗，根據(jù)實施例的纖維增強熱塑性復(fù)合材料非常良好地將負(fù)載傳遞給強纖維，并且由于負(fù)載等于失效應(yīng)力的80％，在縱向方向上實際上沒有蠕變(小于30微應(yīng)變)。另外，在24小時結(jié)束時的應(yīng)變幾乎是恒定的，因此在超過24小時的加載時，預(yù)計不會進(jìn)一步蠕變。結(jié)果顯示，在縱向和橫向上試驗的3個樣本有非?？芍貜?fù)的cte。在疲勞中，這種材料再次表現(xiàn)出對纖維的大的負(fù)載傳遞。在直到失效時的整個循環(huán)數(shù)中僅有最小的模量損失。失效發(fā)生在幾乎12000次循環(huán)。對于該纖維增強熱塑性復(fù)合材料，根據(jù)實施例，所進(jìn)行的縱向和橫向強度和模量試驗連同蠕變和疲勞一致地顯示出實現(xiàn)了向強連續(xù)纖維的大量負(fù)載轉(zhuǎn)移。因此，這些測試的結(jié)果可以使用簡單模型(tsai-hill、tsai-wu、混合規(guī)則等)預(yù)測該材料的強度和模量作為纖維體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)，假設(shè)層壓體的質(zhì)量與試驗樣本一致。進(jìn)一步試驗/實例還應(yīng)注意，還進(jìn)行了本發(fā)明的實施例的另外成功試驗。例如，根據(jù)實施例，測試了纖維增強尼龍坯料(其3個樣本)在85％撓曲強度下完成超過150萬次循環(huán)。平均負(fù)載損耗為3％，無失效。圖44中示出了本發(fā)明的又一實施例。例如，圖44示意性地示出了根據(jù)實施例的利用纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料的上控制臂/彈簧組件510的用作控制臂520和用作彈簧構(gòu)件530的懸架子組件500的立體圖，根據(jù)實施例，懸架子組件500可以用于調(diào)整車輛在轉(zhuǎn)彎期間的側(cè)傾剛度。圖45示意性地示出了利用纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料的上控制臂/彈簧組件510的用作控制臂520和彈簧構(gòu)件530的懸架子組件500的俯視圖。在一些實施例中，類似于抗側(cè)傾桿或穩(wěn)定桿，纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合材料可同時用作懸架控制臂520和用作彈簧構(gòu)件530以減少轉(zhuǎn)彎期間的車身側(cè)傾。在滿足以減小車身側(cè)傾的能力中的至少感知特征與frp控制臂520的柔性性質(zhì)和組件510的支撐結(jié)構(gòu)相關(guān)。如圖44和45所示，懸架子組件500包括連桿540，其通過中心樞轉(zhuǎn)機構(gòu)560聯(lián)接控制臂樞軸550，以使得懸架的兩側(cè)可自由移動，例如同時垂直向上和向下運動。在一側(cè)獨立于另一側(cè)運動的情況下，例如在車輛轉(zhuǎn)彎時，連桿540抵抗控制臂520的樞轉(zhuǎn)動作，從而導(dǎo)致控制臂520彎曲。因此，可通過改變frp控制臂520的剛度來調(diào)節(jié)懸架子組件500的側(cè)傾阻力。此外，側(cè)傾剛度也可通過利用具有可調(diào)節(jié)剛度的中心樞轉(zhuǎn)機構(gòu)560來調(diào)節(jié)。例如，剛度可通過用一個不同的剛度來更換樞轉(zhuǎn)機構(gòu)材料或通過使用可直接或遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的可變剛度樞轉(zhuǎn)機構(gòu)來調(diào)節(jié)。因此，根據(jù)實施例，提供了懸架子組件，其包括具有控制臂部分和彈簧構(gòu)件部分的纖維增強聚合物(frp)熱塑性復(fù)合上控制臂/彈簧組件，其中，懸架子組件可以調(diào)整車輛在轉(zhuǎn)彎期間的側(cè)傾剛度。frp熱塑性復(fù)合材料可包括用嵌入并排列在控制臂/彈簧組件的基體中的纖維增強的熱塑性基體材料。彈簧構(gòu)件部分可包括至少兩個控制臂樞軸；并且懸架子組件可包括連桿和中心樞轉(zhuǎn)機構(gòu)，聯(lián)接至少兩個控制臂的連桿通過中心樞轉(zhuǎn)機構(gòu)樞轉(zhuǎn)，并且連桿被構(gòu)造成抵抗至少兩個控制臂的樞轉(zhuǎn)動作，從而致使至少兩個控制臂在轉(zhuǎn)彎期間彎曲。中心控制機構(gòu)可具有可調(diào)節(jié)的剛度。還根據(jù)實施例，懸架子組件的熱塑性基體可包括玻璃纖維增強的聚丙烯基體，并且frp熱塑性復(fù)合材料被構(gòu)造成根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d695實現(xiàn)至少32,000psi的纖維方向抗壓強度；和/或frp熱塑性復(fù)合材料被構(gòu)造成根據(jù)astmd2990蠕變試驗實現(xiàn)至少2,750磅的負(fù)載和至少61,000psi的應(yīng)力；和/或frp熱塑性復(fù)合材料被構(gòu)造成根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d-5379實現(xiàn)至少3500psi的剪切強度；和/或frp熱塑性復(fù)合材料被構(gòu)造成根據(jù)astm標(biāo)準(zhǔn)試驗方法d2344實現(xiàn)至少3700psi的層間剪切強度。盡管已經(jīng)相對于本發(fā)明的詳細(xì)實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變并且可用等同物代替其元件，本文所述的實施例及其元件可以被用在彼此的任何組合中。另外，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍的情況下，可進(jìn)行修改以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不旨在局限于以上詳細(xì)描述中所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。當(dāng)前第1頁12