Experimental and numerical approach to study the mechanical behavior of the filament wound composite leaf spring

Abstract

Bu çalışmada elyaf sarım yöntemiyle üretilen O ve C şeklindeki cam ve karbon elyaf takviyeli kompozit yaprak yayların mekanik davranışları incelendi. Yay kalınlığı, elyaf takviye açısı ve yay çapı gibi tasarım parametrelerinin yayın mekanik davranışına etkileri incelendi. Yaylar üzerinde bası deneyleri MTS üniversal cihazı yardımıyla gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlar O şeklindeki yayların C şeklindeki yaylara göre daha yüksek kuvvet dayanımı olduğunu gösterdi. Karbon yaylar cama göre daha mukavemetli fakat rijittiler. Kompozit yay kalınlığı arttıkça yayın dayanım kuvvetinde artış gözlendi. Çapın küçülmesi yayın daha rijit davranmasına ve yüksek dayanım kuvveti göstermesine neden oldu. Elyaf doğrultusunun 90o'ye yakın olması durumunda yayın dayanımının arttığı gözlendi. Abaqus yazılım paketi kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla yayların mekanik davranışları simüle edildi. Deneysel ve nümerik sonuçlar arasında uyumluluk tespit edildi

In this study, mechanical behavior of composite C and O shape glass and carbon fiber epoxy leaf spring were investigated. The composite springs were manufactured via filament winding method. The effect of design variables such as the spring thickness, fiber orientation and the diameter of the spring on the mechanical response were studied. Compression tests were conducted with a computer based control Multi-Purpose Test Suite (MTS) machine. Test results revealed that O shape springs withstand much load compared to the C shape springs. Carbon fiber springs have much rigidity compared to the glass fiber springs. Increasing spring thickness positively affected the spring capacity. The springs with smaller diameter exhibited stiffer response compared to others. Placing fibers close to 90o, produced highest spring load. Finite Element Analysis was conducted using Abaqus software package. Good agreement between experimental and numerical results was achieved.