诱导结构对泡沫铝填充薄壁方管轴向压溃特性影响的研究

建立了泡沫铝填充薄壁方管的有限元模型,利用试验对泡沫铝填充薄壁方管的有限元模型的准确性进行了验证。研究了诱导结构的类型和数量对泡沫铝填充薄壁方管的轴向压溃变形模式、初始峰值力、压溃力效率和能量吸收能力的影响,结果表明:设计诱导结构可以提高能量吸收能力、减小初始峰值力、增加压溃力效率,甚至可以改变压溃变形模式。沿薄壁方管的轴向方向合理地增加诱导结构的数量,可以进一步的减小初始峰值力、增加压溃力效率、提高结构的能量吸收能力。通过等级评价方法,确定沿薄壁方管的轴向方向设计4组诱导四角方孔可以使泡沫铝填充薄壁方管获得最佳的综合吸能特性。

基于弹性扭转悬架的铰接工程车辆的动力学性能

为了研究铰接式工程车辆侧倾稳定性及方向稳定性,基于某35吨铰接矿卡,在Adams/View中建立了铰接车辆模型,且车辆前、后轴都装备了弹性扭转悬架.模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆稳定性的影响.此外,还在Matlab/Simulink中建立了液压转向系统模型.通过Adams及Matlab的联合仿真,分析了车辆侧倾及方向的稳定性.根据车辆直线行驶时的振动响应验证了Adams车辆模型,并通过车辆稳态及动态转向实验验证了液压转向系统模型的准确性.最后依照铰接车辆侧倾及方向的稳定性评价指标,对比分析了无悬架和具有前后扭转悬架车辆在空载和满载下侧倾及方向的稳定性.结果表明,具有弹性扭转悬架车辆侧倾及方向的稳定性有所降低,但可通过对悬架参数的优化来降低悬架对铰接工程车辆稳定性的影响.

汽车车身钣金加强肋隔声性能实测与计算分析

研究了汽车车身钣金加强肋隔声性能实测与计算分析,利用SEA方法和FE-SEA方法建立薄板隔声量计算模型,并与测试值进行对比验证。以车身钣金加强肋高度、宽度、加强肋开孔及钣金加强肋布置密度等因素为变量,设计并制造出不同方案的车身钣金加强肋,然后在混响室-全消室中测试了不同方案钣金加强肋隔声量。试验结果表明,钣金加强肋宽度增加,隔声量在全频段上增大;在钣金加强肋上开孔,隔声量下降;钣金加强肋布置密度增大,隔声曲线峰值、谷值增多。基于试验与计算对比结果,对汽车车身钣金加强肋隔声量计算影响因素进行了分析。

双超越离合器式电磁馈能阻尼器原型机试验测试与分析

在对双超越离合器式电磁馈能阻尼器的前期研究基础上,试制了该阻尼器的原型机,并对谐波激励下原型机的频谱响应特性和阻尼响应特性进行了分析。通过对原型机的测试,证明了该结构方案的可行性,同时还证实了利用转动惯量分力,在被动模式下实现'high-low'半主动阻尼方法的正确性,并为展开对双超越离合器结构的进一步研究奠定了基础。

基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模及其控制研究

综合考虑悬架几何结构、控制臂转动惯量、轮胎转动惯量、轮胎阻尼以及轮胎侧向刚度等因素的影响,建立了一种新型的基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型.利用文中所建模型、Adams三维模型和经典二自由度模型计算并对比了不同路面激励下车身加速度和轮胎动载荷的频率响应曲线.结果表明:相比经典二自由度模型,文中所建模型与Adams三维模型一致性更好.利用文中所建模型计算轮胎外倾角和轮距变化量随路面输入位移的变化,将计算结果与Adams三维模型所得结果进行对比,验证了文中模型的正确性.分别将PID控制和开关天棚控制应用于文中模型,结果表明:在簧载质量固有频率附近,PID控制和开关天棚控制均能起到衰减振动的作用;在非簧载质量固有频率附近,开关天棚控制加剧了非簧载质量的振动,而PID控制对系统影响不大.

车辆座椅减振系统中可控磁流液阻尼器的性能测试研究

半主动可控磁流液阻尼器是国际上新近研发的新一代智能振动抑制驱动器件,本文主要介绍对其进行性能测试研究的MTS实验系统及有关研究成果。该实验系统由液压反馈激振器、数据采集和处理计算机单元、传感器等软硬件组成,能实时在线显示阻尼器运动的相对位移、速度和所产生的阻尼力等时间响应信号,以及表征阻尼器基本特性的阻尼力对相对速度关系曲线。实验结果表明该智能驱动器件表现出典型的滞回非线性特性,并通过对大范围控制电流和大范围频率和幅度单谐波信号激励下的实验数据的分析,系统地描述了该新一代半主动可控智能驱动器件的主要性能特点。

一种基于率相关回滞的压电带载驱动建模方法

以压电驱动器为代表的智能材料驱动器,以其能实现微纳米级精密驱动的优势逐步在精密装备中得以应用,但其内部的回滞非线性在微纳米级驱动性能要求下成为限制精度提升的瓶颈.文中以压电驱动器为研究对象,在不同输入信号频率的条件下研究其带载输出特性,结合压电驱动器的机电特性,提出了一种压电驱动系统带载环境下的建模方法.该方法基于率相关Prandtl-Ishlinskii(RDPI)回滞模型,同时考虑工作频率增加时载荷对系统输出所造成的影响,以克服常规RDPI回滞模型无法表征带载条件下输出特性的局限.结合压电驱动系统带载2. 94 N工作条件,完成1～80 Hz驱动频率范围的实验验证.结果表明,文中提出的建模方法能有效地反映压电驱动器在带载环境下的输入-输出特性.

动力总成悬置系统隔振率的计算方法

基于动力总成为刚体的假设,根据A车型悬上、悬下点的加速度的实测值,建立了动力总成激励力的识别方法。由动力总成激励力计算结果,和悬下点IPI数据,给出了悬上、悬下点加速度和悬置的隔振率的计算方法。B车型的动力总成与A车型相同,但悬置系统与车身不同。由建立的模型计算了B车型悬置系统悬上点加速度,与实测值进行了对比分析,证明了动力总成激励力识别模型的有效性。利用识别的动力总成激励力,和测试得到的B车型悬下点的IPI参数,计算得到了B车型各个悬置的隔振率,与实测结果的对比分析证明了该研究建立的悬置隔振率计算方法的有效性。该研究识别得到的动力总成的激励力,可以用于评价动力总成振动。根据动力总成的激励力和悬下点的IPI参数,计算得到的悬置的隔振率,为悬置系统的优化设计提供了分析方法。

部分充液罐车内液体晃动的瞬态响应分析

针对部分充液罐车转向或制动过程中罐体内液体的晃动问题,建立了液罐车内液体晃动的三维力学模型,通过与准静态模型以及罐体内液体晃动的试验结果进行对比,验证了模型的有效性。研究了防波板的几何参数(开孔的大小、形状及位置等)对液体瞬态晃动时的载荷转移及晃动力的影响。评估了防波板不同的几何参数下,作用在罐体端面以及单个防波板上的力。发现了在中等或高充液比的情况下,在防波板和罐体端面或者相邻防波板之间的密闭空间将产生很大的空气压力。研究结果表明,防波板的几何参数对液体载荷的载荷转移量、晃动产生的作用力以及俯仰力矩均有很大的影响。空气压力可以减小液体的载荷的纵向转移量,从而抑制液体的晃动,提高车辆的制动性能。

罐体横截面形状对液罐车侧倾稳定性影响分析

提出液罐车罐体截面形状设计方法,研究液罐横截面形状对半挂式液罐车侧倾稳定性影响,分析广泛使用的圆形截面液罐、改进的椭圆截面液罐及锥形截面液罐特点。提出两种改进的液罐截面形状,给出液罐中液体晃动产生的侧向力、侧倾力矩准静态条件的计算方法。以6轴半挂式液罐车为例计算液罐车模型的侧翻阈值、变道时横向负载转移及侧倾角响应峰值。基于准静态、动态两类指标分析该半挂式液罐车装载不同截面液罐时侧倾稳定特性。结果表明,两种改进的液罐截面形状可在较大充液比范围内提高液罐车侧倾稳定性。

带弹性膜的部分充液罐车罐体内液体横向晃动的瞬态响应分析

针对部分充液罐车转向过程中罐体内液体的晃动问题,提出了一种新型抑制液体晃动的阻尼装置:弹性膜。建立了相应的罐体内带弹性膜的流体-弹性膜耦合动力学模型,并通过实验验证了模型的有效性。通过计算仿真方法研究了弹性膜及其预应力的大小对液体瞬态时的晃动力和载荷转移量的影响。研究结果表明:弹性膜能限制液体的晃动幅值,从而减小液体晃动时对罐体壁面产生的侧倾力矩;弹性膜增大了液体横向晃动的固有频率,使液体横向晃动的固有频率远离了液罐车的紧急转向频率,从而避免了液罐车紧急转向时共振现象的发生。

剪式悬架座椅等效刚度阻尼的计算与分析

推导了座椅悬架的等效刚度和等效阻尼,建立了座椅-座椅悬架-人体耦合二自由度理论简化模型,计算分析了系统的传递函数。在建立的模型的基础上,讨论了座椅悬架结构的变化对系统响应的影响,讨论了弹簧倾角、阻尼器倾角,以及连杆的长度和倾角对座椅悬架系统等效刚度及其变化、等效阻尼和传递函数的影响。所建立的理论模型,可为进行座椅悬架结构的优化设计提供分析模型。

带旁通孔磁流变减振器动态特性的研究

在不同的激振频率、不同激励电流下,对一种带旁通孔的磁流变减振器在MTS平台上进行阻尼力测试.该减振器的活塞具有不受磁场影响的3个旁通孔.实验结果表明,该减振器的阻尼力可以在较宽的激振速度范围内与激振速度近似成线性关系,随着激励电流和激振频率的增大,该减振器的阻尼力逐渐增大.在各种激振频率下,阻尼力均没有出现突增现象;但是当阻尼力达到一定数值后,阻尼力基本不再受活塞速度影响.这些特性可以有效提高车辆乘坐舒适性.通过引入液体的局部水头损失,对磁流变液分别采用宾汉模型和艾林模型,计算出减振器的阻尼力理论值.经比较,采用艾林模型得到的理论值与实验值吻合得更好.在各工况下,行程中间位置的阻尼力理论值与实验值最大误差小于2. 3%.若忽略液体的局部水头损失,阻尼力的理论值与实验值的误差将增大.该结果表明,引入局部水头损失及采用艾林模型进行阻尼力理论计算是合理的,研究结论可以对减振器的设计和优化提供参考.

油气悬挂缸的力学特性数学模型构建方法

研究单气室油气接触式悬挂系统的输出力学特性,讨论其数学模型的建立方法。通过建立3个子系统的数学模型,包括气体部分状态模型、油液流经缝隙及小孔的节流方程模型、摩擦力模型,建立较完整的数学模型。以实验数据为基础,分析油气混合过程对气体压力的影响,建立考虑油液弹性的油液压力计算模型。采用参数识别的方式研究摩擦力模型。研究结果表明:在持续激励条件下,气体在油液中的溶解和析出过程对气体状态影响并不显著;考虑油液弹性的模型,能够更准确地反映悬挂缸在较高频率激励条件下油液压力变化过程;摩擦力模型是构成悬挂缸输出力模型的重要组成部分。由所建立的力学输出模型获得的结果与实验结果相吻合,说明所建立的力学输出模型能够正确表征此类悬挂缸的力学特性。

基于双横臂的1/4汽车模型及其等效模型的建模控制研究

建立了基于双横臂悬架的1/4汽车模型和等效的二自由度模型。根据基于双横臂悬架的1/4汽车模型的簧载质量和非簧载质量的动力学响应,通过参数辨识的方法,给出了辨识等效二自由度模型的质量、刚度和阻尼系数的方法。计算结果表明,等效二自由度模型辨识结果中的刚度和阻尼系数的数值与基于双横臂悬架的1/4汽车模型中相关参数的名义值有较大的差异。分析了悬架衬套、减振器上端支撑的刚度对等效二自由度模型参数辨识结果的影响。对比分析了采用辨识参数的等效二自由度模型和基于双横臂悬架的1/4汽车模型的簧载质量和非簧载质量的响应,证明了参数辨识方法的准确性。基于辨识参数的二自由度控制模型,给出了基于等效二自由度模型的参考模型滑模控制方法。试验和计算结果表明,与采用名义值相比,参考模型的刚度和阻尼系数采用辨识值时,等效二自由度控制模型可以获得更好的控制效果。

Observer-based Adaptive Optimal Control for Unknown Singularly Perturbed Nonlinear Systems With Input Constraints

This paper introduces an observer-based adaptive optimal control method for unknown singularly perturbed nonlinear systems with input constraints. First, a multi-Time scales dynamic neural network MTSDNN observer with a novel updating law derived from a properly designed Lyapunov function is proposed to estimate the system states. Then, an adaptive learning rule driven by the critic NN weight error is presented for the critic NN, which is used to approximate the optimal cost function. Finally, the optimal control action is calculated by online solving the Hamilton-Jacobi-Bellman HJB equation associated with the MTSDNN observer and critic NN. The stability of the overall closed-loop system consisting of the MTSDNN observer, the critic NN and the optimal control action is proved. The proposed observer-based optimal control approach has an essential advantage that the system dynamics are not needed for implementation, and only the measured input U+002F output data is needed. Moreover, the proposed optimal control design takes the input constraints into consideration and thus can overcome the restriction of actuator saturation. Simulation results are presented to confirm the validity of the investigated approach. © 2014 Chinese Association of Automation.

驱动轴系统轴向派生力的测试与计算分析方法

以具有三销轴万向节的驱动轴系统为对象,进行轴向派生力测试,并分析驱动轴系统转速、工作角度、负载转矩和摩擦系数对轴向派生力的影响。基于赫兹接触理论与基于速度的摩擦模型,建立驱动轴系统轴向派生力计算的多体动力学模型。为了提高模型的计算精度,把球环和滚道之间的接触形状视为任意的,且把接触参数和摩擦系数视为随着工况变化而变化的变量。基于有限元分析,提出了一种计算在不同负载扭矩下球环和滚道之间接触刚度和力指数的方法。利用建立的轴向派生力计算模型和试验数据,进一步识别了多种工况下的摩擦系数和接触参数。基于识别的摩擦系数和接触参数,计算了一驱动轴系统的轴向派生力,和试验结果的对比分析表明,模型的计算精度较高。

具有弹性扭转悬架的非公路车辆平顺性及侧倾稳定性分析

建立了装备弹性扭转悬架的三维非公路车辆模型,研究了不同弹性扭转悬架布置方式下车辆的平顺性及侧倾稳定性。由后轴装备弹性扭转悬架的车辆试验验证了模型的准确性;通过对驾驶室座椅处的振动响应和车身侧倾角响应的分析可知,弹性扭转悬架不仅可提高车辆的平顺性,还能提高其侧倾稳定性;且具有前后弹性扭转悬架的车辆对座椅处各方向的振动抑制效果最好,而仅前轴装有弹性扭转悬架比仅后轴有弹性扭转悬架车辆具有更好的乘坐舒适性;最后对比了载荷变化对不同悬架布置方式下车辆振动响应的影响。结果表明,载荷变化对装备弹性扭转悬架的车辆影响较小。