近年来,碟形弹簧隔震装置成为建筑领域中的重要组成部分,在建筑物的减震吸能方面起重要作用,因此通过提高碟形弹簧的载荷和刚度来增强其隔震吸能的能力具有重要的意义。传统的碟形弹簧都为金属材质,有重量大、易腐蚀和增加后期维护的问题。纤维复合材料作为一种新型材料,具有重量轻、耐腐蚀和力学性能优异等优点,用纤维复合材料碟簧替代金属碟簧具有很好的应用前景。但是同尺寸条件下,复合材料碟簧的载荷往往要低于金属碟簧,因此提高复合材料碟簧的载荷具有重要意义。自然界中,一些甲壳类生物（螳螂虾）的外骨骼比较坚硬,力学性能比较优异,这主要与其特殊的螺旋层合结构有关,本文受到该生物结构的启发,通过改变复合材料的铺层角度来探究铺层角度对复合材料碟簧载荷的影响,具体研究结果如下:（1）单向玄武岩纤维碟簧:有限元分析发现,螺旋铺层角度为90°时的单向玄武岩纤维碟簧具有最大的载荷,较均衡对称铺层角度为45°（载荷最小的铺层角度）时的载荷提高了63.6%,说明铺层角度对玄武岩纤维碟簧的载荷有很大的影响。但通过最大应力理论发现螺旋铺层角度和均衡对称铺层角度下的单向玄武岩纤维碟簧在压缩时均发生失效破坏。试验成型了螺旋铺层角度为90°（载荷最大的铺层角度）的单向玄武岩纤维碟簧,并进行了压缩试验,试验所得的碟簧的最大载荷与有限元分析基本一致,误差为8.6%。压缩后发现碟簧的表面出现了裂纹,从而验证了最大应力理论分析的失效破坏,说明单向玄武岩纤维碟簧压缩性能不稳定,容易失效破坏;（2）斜纹复合材料碟簧:有限元分析发现,螺旋铺层角度为0°时的斜纹玄武岩纤维碟簧具有最大的载荷,较均衡对称铺层角度为45°（载荷最小的铺层角度）时的载荷提高了58.6%。通过最大应力理论发现螺旋铺层角度和均衡对称铺层角度下的斜纹玄武岩纤维碟簧在压缩时均未发生失效破坏。常用的复合材料还包括玻璃纤维和碳纤维复合材料,为了进一步提高碟簧的载荷,有限元还分析了斜纹玻璃纤维和碳纤维碟簧在载荷最大的铺层角度下的力学性能,发现玻璃纤维和碳纤维碟簧的载荷较玄武岩纤维碟簧分别提高了4.4%和45.0%。试验成型了螺旋铺层角度为0°（载荷最大的铺层角度）的斜纹玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维碟簧,并进行了压缩试验,试验与有限元分析得到的三种复合材料碟簧的最大载荷基本趋于一致,误差在10.0%以内。压缩过后三种复合材料碟簧的表面均未出现裂纹,与最大应力理论下的失效分析相一致,说明斜纹复合材料碟簧相对于单向玄武岩纤维碟簧具有更好的压缩稳定性和更高的安全裕度;（3）复合材料组合碟簧:单片碟簧的载荷往往达不到使用要求,为了进一步提高碟簧的载荷,提出了组合碟簧。以玄武岩纤维碟簧为研究对象,将力学性能更加优异的斜纹玄武岩碟簧进行不同组合,并通过有限元方法研究了组合碟簧在不同摩擦系数下的力学性能。研究发现叠合组合、对合组合和复合组合碟簧的载荷均高于单片碟簧;随着摩擦系数的增大,组合碟簧的载荷也逐渐增大;试验中同样采用了三种复合材料碟簧包括斜纹玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维碟簧,并进行了叠合组合和对合组合,然后分别在干摩擦（无润滑介质）和添加MoS₂润滑剂的状态下进行了压缩测试。通过对比有限元与试验得到组合碟簧的最大载荷,发现误差在15.0%以内。试验还发现在叠合组合的方式下,斜纹玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维碟簧在有MoS₂润滑剂较无MoS₂润滑剂时的最大载荷分别下降19.8%、15.4%和9.0%;在对合组合的方式下,三种碟簧在有无MoS₂润滑剂的情况下的最大载荷分别下降6.3%、8.2%和7.0%,因此摩擦力对碟簧的载荷影响较大。随着摩擦力的增大,组合碟簧的载荷也会变大,但摩擦力的增大会减少碟簧的使用寿命。