汽車(chē)磁流變脂碰撞緩沖器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、為提高汽車(chē)的碰撞吸能水平，提升汽車(chē)的安全性能，減少碰撞事故中的人員傷亡，人們進(jìn)行了大量的研究，并提出了漸進(jìn)壓潰式、液壓阻尼式、氣囊式等諸多被動(dòng)式吸能方法。面對(duì)汽車(chē)碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，汽車(chē)吸能區(qū)長(zhǎng)度的限制，以及車(chē)—車(chē)碰撞質(zhì)量相容性與剛度相容性等一系列問(wèn)題，這些被動(dòng)式的緩沖吸能方法表現(xiàn)出了極大的局限性。具有剛度、阻尼可調(diào)節(jié)特征和高效的吸能特性的智能緩沖器將是未來(lái)智能緩沖系統(tǒng)的發(fā)展方向?；诖帕髯兗夹g(shù)研發(fā)的磁流變阻尼器具有阻尼力可調(diào)節(jié)、響

2、應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低等特點(diǎn)，磁流變技術(shù)的日益成熟以及在沖擊載荷下的應(yīng)用研究的不斷深入，為汽車(chē)碰撞安全的研究提供了新的方向和可能性，磁流變技術(shù)在汽車(chē)碰撞安全領(lǐng)域的應(yīng)用研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)汽車(chē)碰撞緩沖吸能的要求以及磁流變技術(shù)的特點(diǎn)，提出了基于磁流變技術(shù)多級(jí)通道磁流變脂碰撞緩沖器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。本文主要的研究工作如下:
　　(1)從汽車(chē)碰撞安全研究現(xiàn)狀的背景出發(fā)，根據(jù)汽車(chē)碰撞安全的要求和磁流變技術(shù)的特點(diǎn)

3、，提出了基于流動(dòng)式工作模式的多級(jí)通道磁流變脂碰撞緩沖器的設(shè)計(jì)方案。
　　(2)根據(jù)材料彈塑性力學(xué)知識(shí)，從理論上推導(dǎo)了受軸向載荷壓縮時(shí)，彈性變形階段以及塑性變形階段波紋管抗力計(jì)算公式。以流變學(xué)、電磁學(xué)為理論依據(jù)，結(jié)合緩沖器的具體結(jié)構(gòu)、工作原理以及磁流變脂的特性，推導(dǎo)了基于Bingham流體本構(gòu)模型和平行平板流動(dòng)模式的通道阻尼力理論計(jì)算公式，并分析了通道各結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其阻尼力的影響。
　　(3)根據(jù)汽車(chē)碰撞的特點(diǎn)以及緩沖器的結(jié)構(gòu)，

4、設(shè)計(jì)了落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)系統(tǒng)。對(duì)波紋管進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，分析了波紋管的變形情況以及位移時(shí)間流程、抗力時(shí)間歷程、抗力與位移的關(guān)系。
　　(4)以推導(dǎo)的理論計(jì)算公式為依據(jù)，根據(jù)波紋管剛度最小化、壓縮量最大化、通道阻尼力可調(diào)系數(shù)最大化的優(yōu)化目標(biāo)以及緩沖器工作強(qiáng)度要求，借助MATLAB優(yōu)化工具箱對(duì)緩沖器結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(5)利用ANSYS軟件分別對(duì)優(yōu)化前后的波紋管進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，對(duì)通道進(jìn)行了流體力學(xué)仿真，對(duì)比了優(yōu)化前后波紋管