基于非线性空气弹簧模型的整车仿真与主客观评价

应用非线性空气弹簧模型,研究了空气悬架整车的动力学仿真和主观评价。结合空气弹簧频率、振幅相关性模型与Simulink仿真,给出了空气悬架整车7自由度模型,对比了不同路面情形下悬架动行程和簧上加速度的均方根值和功率谱密度。从时域和频率2个角度分析了不同速度、路面及减振器阻尼情形下空气悬架整车的动态特性。对装有不同空气弹簧的整车进行主、客观试验测试。结果表明:悬架动行程预测误差小于7%,簧上位置加速度共振峰值预测误差小于6%,共振频率预测误差小于6%;从而验证了所提模型的普适性和精确性;反映了带空气悬架整车的动态特性,解释了平顺性主客观试验的机理。

管路型带附加气室空气弹簧的时域动态特性建模

空气弹簧是汽车空气悬架系统振动控制中的关键部件,时域动态特性是评价其隔振性能的重要指标。为研究管路型带附加气室空气弹簧的时域动态特性,设计并建立了具备充放气装置的空气弹簧动态特性测试的试验台,测试得到了空气弹簧在简谐激励和阶跃激励下的传递力响应。根据热力学原理,建立空气弹簧的集总参数模型,推导了空气弹簧系统动复刚度的频域模型;基于卷积定理,提出一种空气弹簧时域动态特性的解析计算方法。根据建立的时域模型,给出了空气弹簧模型参数的识别方法,并与实测值进行对比验证。结果表明,在简谐激励下,传递力的计算值与试验值误差小于5%。

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理,建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型,依据测试结果辨识了系统参数,试验验证了模型的准确性,并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明:空气弹簧在±70 mm有效行程范围内,其垂向载荷‑内压‑位移之间呈三次函数关系,行程大于70 mm时,载荷‑位移呈线性关系;磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大,可以分段线性近似表示;直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时,线性模型计算结果偏差较大,非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。

列车空气弹簧动态特性研究

为避免列车空气弹簧动态特性计算方法使用混乱问题,文章阐述了常见的空气弹簧动态特性计算方法以及所基于的等效模型,根据振动微分方程理论推导了空气弹簧动态特性的计算表达式。利用振动试验台对空气弹簧进行试验研究,基于三种计算方法对试验所得的不同频率的动态载荷—位移滞回曲线进行计算,分析计算所得的刚度、阻尼等。结果表明,复刚度法适用于高频(4Hz以上)和低频(1Hz以下)的动态特性计算,坐标法适用于低频(1Hz以下)的刚度计算,能量法适用于低频(1Hz以下)的刚度和不同频率下的阻尼计算。

基于动态分层网格的空气压缩机流场特性分析

为提升空气压缩机流场特性有限元分析的精度,研究一种基于动态分层的动网格设置方法,通过建立流体区域模型、设置动网格及Scheme文件,实现压缩机工作过程的连续瞬态模拟;建立压缩机工作过程有限元分析模型,获得了在现有某型号产品结构参数下,压缩机气缸内的速度和压力分布规律。结果表明,压缩机在吸气与排气过程中压力分布不均匀;吸气过程中的最大流速为185.4 m/s,排气过程中的为168.1 m/s。研究成果为空气压缩机结构参数的进一步优化提供理论依据。

300 MW压缩空气储能系统建模仿真

压缩空气储能系统是提高电力系统稳定性的有效手段。为研究大容量压缩空气储能系统的动态特性,基于MSP(Multi-disciplinary Simulation Platform,多学科仿真平台)软件建立了300 MW压缩空气储能系统热力学模型,研究了储能和释能过程中系统的动态特性,得到了系统关键参数的变化规律。所建立的300 MW压缩空气储能系统模型能准确模拟实际运行过程,对了解压缩空气储能系统的运行特性和开展进一步的优化研究具有一定的参考意义。

电控空气半主动悬架控制策略分析

为了提高商用车行驶稳定性和运载货物完整度,应用流体力学和牛顿力学建立MATLAB/Simulink空气弹簧可变刚度悬架模型。根据汽车实际工况需求,设计一种具有车身高度调节死区的分层架构控制策略,并采用比例-积分-微分(PID)算法控制脉冲宽度调制(PWM)信号占空比,进而改变电磁阀开闭状态,最后对比分析控制前后悬架动态特性。仿真结果表明,在车速分别为50 km/h和90km/h的B级随机路面条件下,PID控制策略悬架动挠度和簧载质量加速度均方根值有不同程度改进,有效提高了电控空气悬架动态性能。

空气弹簧动力学特性参数分析

基于热力学及流体力学理论,建立空气弹簧的物理模型,导出其计算的统一数学表达式,提出了确定空气弹簧参数的计算方法,并对影响空气弹簧性能的主要因素进行了分析。结果表明,空气弹簧气囊外形及材料特性、附加气室容积和节流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。

大客车空气弹簧动态特性的试验分析

空气弹簧具有变刚度特性,其振动频率要比钢板弹簧低得多。对客车用空气弹簧动态特性进行了试验分析。结果表明,空气弹簧在多种载荷工况下特性曲线具有相似性,说明一种空气弹簧适合于多种载荷的汽车;空气弹簧的动刚度主要取决于激励频率,在低频范围内幅值比较小,高频范围内幅值比较大。

空气弹簧力学模型与特性影响因素分析

刚度特性、频率特性和阻尼特性直接影响空气弹簧的隔振性能。利用工程热力学理论,建立了有、无附加气室空气弹簧的力学模型,推导出空气弹簧刚度与频率的数学表达式,并对影响空气弹簧特性的主要因素进行了分析。研究结果表明:空气弹簧具有明显的非线性特性,在外载荷变化大时,自振频率基本保持不变;空气弹簧的工作气压、有效面积变化率、工作容积、工作状态及节流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。

船舶主机气囊隔振系统动态特性分析

提出了将气囊隔振器应用于船舶主机隔振,介绍了该隔振装置的特性,并进行了动力学分析。分析表明,气囊隔振系统能够大幅度减小主机激振力向船体基座的传递。在其他条件不变时,系统具有定常频率特性,各气囊压力的分布对系统固有频率、力传递特性没有影响,而对主机输出端的位移有一定影响,应该通过优化设计使联轴节的振动最小。

带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统建模和动态特性研究

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用摩擦模型和分数导数Kelvin-Voigt模型对橡胶气囊进行建模,描述橡胶气囊的振幅相关性和频率相关性。以带节流孔和附加气室的空气弹簧为研究对象,建立该空气弹簧的非线性模型。在空气弹簧标准工作高度(即平衡点)附近,基于一阶泰勒展开和割线法建立带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统线性模型。以某空气弹簧为例,辨识空气弹簧橡胶气囊的模型参数,试验验证了橡胶气囊模型的有效性;分析该系统的动态特性,讨论橡胶气囊力学特性对整个空气弹簧动态特性的影响。该模型的建立为进一步研究空气阻尼悬架的刚度和阻尼设计、匹配提供了理论依据和有效参考。

济南岩溶泉域地下水位、降水、气温与大尺度气象模式的遥相关

济南岩溶泉域地下水资源丰富,对供水及维持＂泉城＂特色均具有重要意义。基于1959—2011年济南泉域地下水位、降水、气温观测及NINO3.4 SSTA、SOI、AO与NPI监测资料,采用小波分析方法对泉域地下水位、降水、气温与大尺度气象模式间的遥相关关系进行了分析。结果表明,上述长时间序列监测数据之间存在遥相关,并因各气象模式周期性的差异使遥相关具有不同的时频域特征。泉域地下水位、降水、气温与NINO3.4 SSTA的遥相关主要为1~7a周期尺度;与SOI主要为6~13a及2~6a周期尺度;与AO主要为14~19a及1~8a周期尺度;与NPI为1a、14~19a及6~10a周期尺度。研究有助于从长时间尺度上,了解岩溶泉域地下水资源变化机制,为完善岩溶水资源管理提供依据。

不同激励频率下空气弹簧幅变特性研究

为验证所建立TPL-ASN空气弹簧模型的准确性,并研究激励幅值对空气弹簧动态特性的影响规律。采用基于TPL-ASN模型的自编空气弹簧动态特性仿真软件(ASDS),建立某高速动车组空气弹簧试验台模型,分析不同激励幅值下空气弹簧的动态特性,并将仿真计算的动刚度、阻尼比、阻尼和传递比与试验结果对比。结果表明,TPL-ASN空气弹簧模型能准确反映空气弹簧的非线性幅变特性;在中低频范围内,空气弹簧动刚度、阻尼比和阻尼的幅变特性较为明显,而在低频范围内激励幅值对空气弹簧动态特性基本没有影响;传递比的幅变特性在共振频率附近尤为明显,在中高频范围内较为复杂,在低频范围内影响较小。

基于辅助空间的空气弹簧非线性模型

在连接管路与节流孔之间设置1个辅助空间,以解决以往空气弹簧非线性模型中不能处理节流孔与连接管路之间衔接的问题。按此建模思路,基于流体力学和热力学理论,根据节流孔、连接管路、差压阀和高度控制阀进出气体的质量流量相等原则,建立空气弹簧非线性模型(简称TPL-ASN模型)。采用自编的基于TPL-ASN模型的空气弹簧动态特性仿真软件(简称ASDS软件)对某高速动车组的空气弹簧系统进行静、动特性仿真分析,并与试验结果以及基于Krettek空气弹簧非线性模型和Docquier空气弹簧非线性模型的仿真结果进行对比。结果表明:Docquier空气弹簧非线性模型和Krettek空气弹簧非线性模型的仿真结果与试验结果存在较大差异,而TPL-ASN模型的仿真结果与试验结果相吻合,能够准确模拟空气弹簧系统的非线性动态特性。

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。

汽轮发电机组弹簧隔振基础模型动力特性试验

为了考察汽轮发电机组采用弹簧隔振基础的振动特性,基于模型模态试验方法进行试验研究,根据相似理论设计制作了田湾核电站3、4号机组(2×1 000 MW)汽轮发电机弹簧隔振基础的8∶1缩尺模型,采用激振法对模型的动力特性进行模态分析,得到基础模型的固有频率、振型、阻尼比等自振特性;通过以上测试结果进行强迫响应的振动分析,得到机组运行状态下的基础振动线位移结果.试验结果证明,通过弹簧隔振器的设计,使结构自振频率的分布在工作频率25 Hz附近比较稀疏,半速机采用弹簧基础优势明显;扰力点在启动过程中的最大振动线位移为23.19μm,在工作转速范围内的最大振动线位移为11.73μm,隔振效率平均为X向68.4%、Y向83.1%、Z向84.0%,均满足《动力机器基础设计规范》要求.

用有限元法分析胶囊对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧垂向刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向特性的影响。

回转型空气弹簧设计、仿真及实验研究

研究回转型空气弹簧设计计算的方法,采用MTS810试验机以及落锤冲击机对空气弹簧的性能特性进行了实验测试,设计计算及仿真计算结果和实验结果吻合较好.实验结果表明设计计算方法简单、准确,建立的Marc非线性有限元计算模型能够准确地模拟空气弹簧的特点,可用于空气弹簧地工程设计计算.空气弹簧冲击刚度有限元仿真计算及实验测试的方法可用于隔振元件冲击刚度计算与实验测试.

半主动悬架空气弹簧的动态特性研究

建立膜式空气弹簧的有限元模型,对其动态特性进行仿真和试验验证,仿真结果和试验结果吻合良好。研究表明,空气弹簧的输出频率是异频输出,且输出频率基本是激振频率的整倍数;随固有频率增加,空气弹簧变形加大。