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全地形车由于其行驶道路工况崎岖复杂,传统的悬架系统因为阻尼器参数固定不能满足全地形车对于不同路面工况的减振要求。基于磁流变阻尼器的半主动悬架系统由于具有磁场下参数可调、功耗低、响应快等优点,在车辆减振领域受到了越来越多的关注。而磁流变阻尼器的阻尼力值、阻尼力可调范围和响应时间等直接决定了磁流变半主动悬架系统的振动抑制性能,因此,该论文就提高磁流变阻尼器性能,从以下几个方面进行研究:
①根据全地形车对阻尼器性能的要求,确定了磁流变阻尼器的结构及工作模式。针对所选用的磁流变液,根据测试数据建立了其剪切屈服应力与磁场强度的多项式模型,在此基础上,分析了影响磁流变阻尼器性能指标的主要因素。
②对磁流变阻尼器阻尼通道内部磁场生成的机理进行了理论分析,在此基础上结合有限元方法(Finite Element Method,FEM)、试验设计方法(Design of Experiments,DOE)和响应面方法(Response Surface Methodology,RSM)建立了活塞结构参数与磁场强度和磁感应强度关系的线性、二次响应面模型,并通过计算R2值对两种模型的精确性进行了对比分析。结果表明,相比线性响应面模型,二次响应面模型的R2值达到0.9930,能够更加精确地描述阻尼通道内部电磁场的响应。
③以磁流变阻尼器的库仑阻尼力、阻尼力动态调节范围和内部电路时间常数作为优化目标,利用遗传算法进行多目标优化,并对优化前后磁流变阻尼器性能进行了对比,结果表明,优化后的磁流变阻尼器的综合性能提升30.6%。在此基础上,为了降低磁流变阻尼器的响应时间,设计了一种表面开槽结构的活塞来减小活塞中的涡流,并通过有限元仿真软件ANSYS对所设计的活塞进行了仿真分析。仿真结果表明,相比表面未处理的活塞,开槽结构活塞能够将阻尼通道内部磁场的响应时间降低35.3%。
④根据磁流变阻尼器力学性能和响应时间的测试原理及方法,利用搭建的测试系统对所设计的不同结构的磁流变阻尼器进行测试。力学性能测试结果表明,相比优化前的阻尼器,使用遗传算法优化后,阻尼器的最大阻尼力值在压缩阶段提升23.7%,在拉伸阶段提升31.6%,阻尼力动态调节范围最大提升幅度达151.2%。响应时间测试结果表明,相比开槽前的阻尼器,活塞结构表面开槽后,阻尼器的响应时间最大减小幅度达57.4%。
①根据全地形车对阻尼器性能的要求,确定了磁流变阻尼器的结构及工作模式。针对所选用的磁流变液,根据测试数据建立了其剪切屈服应力与磁场强度的多项式模型,在此基础上,分析了影响磁流变阻尼器性能指标的主要因素。
②对磁流变阻尼器阻尼通道内部磁场生成的机理进行了理论分析,在此基础上结合有限元方法(Finite Element Method,FEM)、试验设计方法(Design of Experiments,DOE)和响应面方法(Response Surface Methodology,RSM)建立了活塞结构参数与磁场强度和磁感应强度关系的线性、二次响应面模型,并通过计算R2值对两种模型的精确性进行了对比分析。结果表明,相比线性响应面模型,二次响应面模型的R2值达到0.9930,能够更加精确地描述阻尼通道内部电磁场的响应。
③以磁流变阻尼器的库仑阻尼力、阻尼力动态调节范围和内部电路时间常数作为优化目标,利用遗传算法进行多目标优化,并对优化前后磁流变阻尼器性能进行了对比,结果表明,优化后的磁流变阻尼器的综合性能提升30.6%。在此基础上,为了降低磁流变阻尼器的响应时间,设计了一种表面开槽结构的活塞来减小活塞中的涡流,并通过有限元仿真软件ANSYS对所设计的活塞进行了仿真分析。仿真结果表明,相比表面未处理的活塞,开槽结构活塞能够将阻尼通道内部磁场的响应时间降低35.3%。
④根据磁流变阻尼器力学性能和响应时间的测试原理及方法,利用搭建的测试系统对所设计的不同结构的磁流变阻尼器进行测试。力学性能测试结果表明,相比优化前的阻尼器,使用遗传算法优化后,阻尼器的最大阻尼力值在压缩阶段提升23.7%,在拉伸阶段提升31.6%,阻尼力动态调节范围最大提升幅度达151.2%。响应时间测试结果表明,相比开槽前的阻尼器,活塞结构表面开槽后,阻尼器的响应时间最大减小幅度达57.4%。