磁流变减振器高频硬化特性建模及优化

为准确反映磁流变减振器(MRD)的高频输出特性,基于考虑液体流动惯性和可压缩性的基本磁流变减振器模型,结合高频情况下的MRD内部流动特征,引入流动局部损失成分并考虑磁流变减振器液室内压力分布规律提出了修正的高频模型。为验证模型的准确性,采用动态分层的动网格方法进行了在活塞高频往复运动下磁流变液室内流动情况的计算流体力学(CFD)仿真并获得阻尼力输出。仿真结果表明,提出的模型能够反映磁流变减振器的高频动态硬化情况并准确地预测高频特性曲线中峰值对应频率和峰值大小。最后基于修正的理论模型在保证低频使用性能的前提下以改善高频动态硬化为目标对MRD结构参数进行了优化设计,改善了其高频硬化特性,为MRD的应用和设计提供了参考。     

多级径向流动型磁流变液减振器理论与实验

针对轴向流动型磁流变液减振器有效阻尼通道短和磁场利用率不高的问题,提出一种多级径向流动型磁流变液减振器;建立了磁流变液径向流动控制方程,并对其进行了合理简化,采用双粘本构模型导出磁流变液径向流动速度的表达式;利用定积分法分析了磁流变液惯性效应对径向压力梯度影响;得出了基于准稳态与非稳态流动的磁流变液减振器阻尼力计算方法。为了验证理论分析的合理性,按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了多级径向流动型磁流变液减振器,利用J95-I型油压减振器实验台对其进行了阻尼特性实验,比较了不同激励电流下的磁流变液减振器阻尼力的实验值与理论值。     

液压阻尼型橡胶隔振器动态特性建模方法EI北大核心CSCD

从液压阻尼型橡胶隔振器的集总参数模型出发,推导并分析了其统一的复刚度线性模型。基于推导的线性模型,同时考虑了液压阻尼型橡胶隔振器惯性通道阻尼的非线性以及上液室刚度的非线性,建立一种新的非线性模型。该模型能反映液压阻尼型橡胶隔振器动态特性的幅值、频率相关性。最后,在简谐激励和随机激励下,利用建立的非线性模型分析液压阻尼式橡胶隔振器的动态响应,并和试验结果进行了对比分析。     

半主动液压减振器动态特性建模与试验研究

开发了一种具有阻尼切换功能的两级阻尼半主动液压减振器,利用MTS831对其动态特性进行了测试分析。基于流-固耦合有限元方法对该减振器的动态特性进行了建模与分析;计算结果表明,减振器阻尼力试验值与计算值偏差15%,为此验证了模型的正确性;分析了减振器油液的黏度、阻尼孔的直径等参数对减振器性能的影响。该试验方法与建模方法,可用于半主动液压减振器的开发与研究。     

汽车液压减振器机械阻尼特性试验研究

针对汽车悬架用液压减振器的机械阻尼特性进行了详细的试验研究。研究中对某轿车用双筒液压减振器在正弦位移和随机位移两种加载方式下,在不同的工作温度情况下的阻尼力进行了测试,考察了加载方式、工作温度对减振器阻尼特性的影响,并在此基础上针对液压减振器的阻尼特性评价、非线性特征和动态特性进行了讨论。研究结果对于进行液压减振器的机械动力学和热动力学耦合特性仿真的理论分析,以及建立时变的,非线性的阻尼力仿真分析模型积累了丰富的数据,提供了重要的建模依据。     

轴向力影响下大阻尼梁高频能量流响应解析模型

针对轴向力作用下大阻尼梁的高频振动问题,基于能量流分析方法构建高频动响应解析预报模型。推导梁结构的能量传递方程和能量损失方程,结合功率平衡方程构建轴向力影响下大阻尼梁的能量密度控制方程。以简支梁为典型算例,分析结构的能量密度响应,研究轴向力和结构阻尼损耗因子对高频能量流响应的影响。数值结果表明：提出的能量流响应解析模型渐进一致逼近基于波动分析法的经典模型解,可以准确预示轴向力作用下大阻尼梁的高频弯曲振动响应。随着梁结构轴向载荷和阻尼损耗因子的增加,能量密度自激励点向两端约束边界衰减速度提高。但是,梁结构的弯曲振动总能量随轴向载荷单调增加,而随阻尼损耗因子单调减小。     

基于双粘本构模型的汽车磁流变液减振器阻尼特性分析

将磁流变液在环形阻尼通道的流动简化为无限宽平板间的准稳态流动,建立了磁流变液平板准静态流动方程,利用磁流变液的双粘本构模型、边界条件和相容条件,得出了磁流变液速度分布,并分析了不同粘度比对磁流变液的流动速度分布的影响,在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对汽车磁流变减振器的阻尼特性进行理论预测,并研究了磁流变液减振器的双粘阻尼特性.按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变减振器,在山川减振器公司对此进行了台架试验研究,试验结果表明应用所提出的理论分析模型和设计原理是可行的.     

计及减振器非线性阻尼的自行火炮车体振动试验及数值模拟

为了研究减振器的非线性阻尼特性对轮式自行火炮连发射击过程中车体振动的影响,基于流体力学和液压基本理论,通过建立减振器的非线性阻尼求解模型,得到减振器阻尼及刚度系数表达式。针对某轮式自行火炮的具体结构特点,推导由减振器引起的悬挂等效阻尼系数和等效刚度系数表达式。同时,对轮式自行火炮连发射击时车体振动进行试验测试。在理论研究和试验研究基础上,对减振器阻尼及刚度系数采用线性和非线性表达式两种状态进行了数值建模模拟。结果表明,考虑非线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果吻合较好,而采用线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果存在较大的误差。研究结果表明减振器非线性阻尼及刚度系数对轮式自行火炮车体振动具有较大影响。所述方法可以推广到其他火炮车体振动仿真研究中。     

单筒充气型轿车磁流变液减振器研究

针对传统的双筒型磁流变液减振器底阀容易堵塞和单筒浮动活塞密封困难的问题,提出了一种单筒复合节流充气气囊补偿的磁流变液减振器。利用实验数据辨识了磁流变液的Herschel-Bulkley本构模型参数;建立了环形阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,利用Herschel-Bulkley本构模型得出了磁流变液速度分布表达式;研究了非牛顿流体环形通道节流、牛顿流体小孔节流和气囊补偿共同作用下的阻尼力计算方法。根据某轿车悬架参数要求,设计制作了磁流变液减振器样机;利用WDTS型油压减振器实验台对其进行了示功特性测试。测试结果表明:在不同电流激励作用下,磁流变液减振器的理论阻尼力值和测试值吻合较好,所提出的分析方法是合理的。     

钢丝绳减振器准静态非对称迟滞模型参数识别

由于钢丝间存在着干摩擦作用,钢丝绳减振器具有明显的非线性迟滞阻尼。现有文献中钢丝绳减振器迟滞模型的参数识别大都是基于初始零变形情况下给出的。实际上,在隔振系统中减振器是在承载作用下,此时已有一定的初始变形。钢丝绳减振器具有强非线性,相对于不同初始变形的迟滞曲线中的参数是不同的。为此,基于钢丝绳减振器额定荷载下的实验迟滞曲线,考虑高阶刚度和可能出现的多种阻尼成分,通过参数识别给出钢丝绳减振器额定荷载下的准静态非对称迟滞模型。结果表明：理论回线与试验回线吻合,该模型能很好地反映钢丝绳减振器的准静态非线性刚度和阻尼特性。     

一种新的汽车液力减振器阻力特性模拟模型

减振器是汽车悬架系统最为关键的零部件之一。用计算机精确地模拟减振器的阻力持性不仅可有效地预测汽车行使平顺性和操作稳定性，同时可大大缩短汽车设计调试周期与费用。本文利用粘性流体力学知识对汽车双简液力减振器内部流体特性进行离散分析和数值计算，并揉合润滑理论的粘—压—温特性概念，建立了一种全新的汽车双简液力减振器阻力特性计算模型，全面考虑了减振器各种参数对减振器阻力特性的影响，为实现汽车悬架系统的主动控制及开发新品种减振器提供理论依据。     

冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析

为研究轮式车辆的电涡流减振器在行进间冲击载荷下的动态特性,结合电涡流理论设计了一种永磁式电涡流减振器,并基于等效磁路模型和麦克斯韦方程分析了其导体筒表面空气间隙处磁感应强度与阻尼力之间的关系;同时,利用有限元法对永磁式电涡流减振器的静、动态磁场分布进行了研究,并分析了不同结构参数对其阻尼特性的影响及不同运动速度下的示功特性曲线。通过建立1/4车辆悬架动力学模型和基于高斯滤波白噪声的随机路面激励模型,对车辆行进间冲击载荷下永磁式电涡流减振器的动态特性进行了分析。结果表明：永磁式电涡流减振器的磁场在动态条件下会发生退磁以及磁感线趋速聚集现象,各结构参数对其阻尼特性的影响较大;永磁式电涡流减振器的响应速度快,压缩、复原阻尼力恒定且平稳,可以高效、快速地消除轮式车辆越野时受到的路面激励和车载武器射击时的冲击载荷,能够有效抑制车体振动。研究结果对提高轮式车辆的越野机动性以及车载武器的射击精度具有重要意义。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

基于脉冲液流换能器的振动能量回收原理与实验研究

针对自供电磁流变阻尼调节系统的能量供给问题,提出基于脉冲液流换能器的振动能量回收方法,通过振动能-液流能-机械能-电能的变换,实现振动能量回收。建立了基于齿轮马达、飞轮和永磁发动机的脉冲液流换能器分析模型,利用Matlab软件对正弦振动下换能器的电压输出特性、功率转换特性和转换效率进行仿真。为验证理论分析的正确性,设计制作了基于脉冲液流换能器的振动能量回收装置,利用J95-I减振器测试台上对振动能量回收装置实验测试,比较了正弦激励条件下换能器的理论电压特性与实测电压特性、理论转换效率与实验转换效率。实验研究表明,脉冲液流换能器是能够实现振动能量的转换,在带30 负载情况下,效率可以达到 46.85%,平均输出功率可以达到37.4W。     

苏州轨交1号线隧道内振动传递测试与分析

在苏州轨道交通1号线滨河路至塔园路上行隧道内,采用锤击法分别测试短轨枕断面（III型减振器扣件+短轨枕式整体道床）和长轨枕断面（普通扣件+长轨枕式整体道床）钢轨上激励点至钢轨、轨枕、道床以及隧道侧壁的振动传递。测试结果表明,扣件对于钢轨振动的衰减主要体现在小于100 Hz的低频段,而轨枕对频率大于100 Hz的振动有相对好的衰减效果。对比两个断面中钢轨测点至道床的传递函数,III型减振器扣件+短轨枕式整体道床具有更好的减振效果,在40 Hz～80 Hz频段的振动峰值衰减10 dB左右。     

磁流变液减振器的磁路设计方法研究

针对传统的磁流变减振器磁场利用率不高的问题,提出了一种基于多级径向流动模式的磁流变减振器。以磁流变液作为控制介质,研究其流变学特性与磁化特性;选择相应的软磁材料,利用多项式描述其磁化特性,并辨识相应的参数。根据动态磁路设计理论,建立磁路分析模型,确定工作间隙内磁感应强度与励磁线圈激励电流的理论关系。为了验证理论推导的正确性,利用有限元分析软件对阻尼调节器内的磁路进行仿真,并按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了基于多级径向流动模式的磁流变减振器,利用型号为A1322ELHLT-T3的霍尔传感器对其工作间隙的磁感应强度进行检测,与理论结果进行对比分析。     

Dynamic investigation and optimal design of a novel fluid coupling shock absorber for dual demand of vibration and impact safety of precision systems

Summary The aim of this article is to provide a systematic investigation to the design or optimal design of the shock absorber for the protection of a precision system as electronic packaging system in harsh vibration-impact environment. To get the dual demand of resisting violent impact and attenuating vibration in vibration-impact-safety for precision equipment or components, a novel micro fluid coupling damping shock absorber is designed and manufactured through coupling the oil, rubber ball and spring by ingenious tactics. The physical mechanism of the actual shock absorber is systematically investigated. The experimental results of the key-model machine in dynamic tests show complex nonlinear dynamic characteristics. Based on the test, the nonlinear dynamic model for the shock absorber is presented by analyzing the internal fluid dynamic phenomenon with respect to the shock absorber. Comparisons with experimental data confirm the validity of the model. The model is integrated by introducing normalization measure in progress. The approximate formulae are deduced by introducing some transformation tactics. These approximate theoretical formulae include the output response of the system, absolute acceleration transmissibility in vibration or impact, and the maximum relative displacement in impact process etc. So the optimal model for parameters matching the design is built. The parameters matching the design are discussed based on an approximate solution in progress. Finally, an example of the applied product is described.     

可调阻尼油气式减震器匹配整车平顺性的仿真分析

 可调阻尼油气式减震器对越野摩托车的行驶平顺性有至关重要的影响。用Matlab软件建立整车五自由度动态模型以及路面谱的数学模型，对越野摩托车行驶平顺性进行仿真研究。结果表明，匹配于道路行驶特性的减震器刚度与阻尼参数，能使振动能量峰值远离人体敏感频段并降低整车在敏感频段的振动加速度水平，提高整车平顺性。此仿真程序可为新车型选配各类减震器提供参考，加快整车开发。