高机动越野平台非线性悬挂特性控制方法

为了提升装备机动能力,基于摆动缸式油气悬挂装置,建立高压气动原理和背压可控的阻尼阀结构,实现刚度和阻尼特性的实时调节。基于单轮悬挂模型开展不同刚度控制方法的振动响应对比分析以及阻尼特性频域不动点推导,提出一种刚度有级调节控制策略和一种频域混合阻尼控制方法,通过单轮悬挂动力学模型验证所提控制方法的有效性,并构建高机动履带车辆动力学模型进行整车仿真分析。在康庄、羊八井、坨里实测路面环境下,采用刚度阻尼联合控制方法的悬挂装置相较于传统被动悬挂的越野速度提升了25%以上,验证了新提出特性控制方法对振动响应抑制的优越性,能够为悬挂装置实现弹性与阻尼双特性自适应调节提供支撑。

四级阻尼可调式液压互联悬架系统性能研究

提出一种新型四级阻尼可调式液压互联悬架(FDAHIS)系统。FDAHIS系统在被动液压互联悬架系统的阻尼阀上并联了两个常通孔面积不同的电磁开关阀,通过反馈控制策略控制电磁阀开闭状态,调节系统液压流量,从而实现阻尼四级可调。为了研究该系统性能,建立FDAHIS系统模型和七自由度整车模型。通过系统单元台架试验对该模型进行了验证。整车仿真结果表明,与被动的液压互联悬架(HIS)系统相比,FDAHIS系统在车辆行驶平顺性和抗俯仰性能方面表现更佳。

比例电磁阀内置式CDC减振器设计与验证

设计了一种比例电磁阀内置式连续阻尼可调(Continuously Damping Control,CDC)减振器,分析了其主要结构组成及工作原理,并基于流体力学建立了参数化仿真模型。通过仿真和试验的方法获得了该CDC减振器的示功特性曲线和速度特性曲线,并从2组特性曲线的形态变化来分析了其阻尼特性的可调范围和调节特点。结果表明:仿真和试验结果相对误差小于10%,仿真模型准确有效;该CDC减振器的阻尼力随着激励电流的增大而减小,这种减小趋势的速率随着激励电流的增加先增大后减小;速度特性曲线的斜率在“拐点速度”之前逐渐变大,在“拐点速度”之后基本不变,且随着激励电流的增大而逐渐减小;该CDC减振器在复原行程的阻尼力可调范围为1544~4914 N,压缩行程的阻尼力可调范围为-1415~-1937.7 N。

弹支干摩擦阻尼器对带有轴承共腔结构涡轴发动机的减振特性

为研究弹支干摩擦阻尼器在带有轴承共腔结构的涡轴发动机减振特性,基于阻尼器动静摩擦副的运动特征,提出弹支干摩擦阻尼器位于轴承共腔结构处的附加刚度和阻尼的计算方法,建立了弹支干摩擦阻尼器与涡轴发动机耦合的有限元模型。通过数值求解,分析不同支点阻尼器对涡轴发动机各阶模态减振效果及阻尼器对可控模态的减振机理。基于以上工作提出了阻尼器各阶模态减振设计方案。结果表明,通过设计弹支干擦阻尼器的支点位置、个数、正压力及控制转速区间等参数,可实现阻尼器对带有轴承共腔结构涡轴发动机各阶模态振动的有效控制,最大减振比达95.6%。

Calculation of multi-layer plate damper under one-axial load

A multi-layer damper with waved plates under one-axial load is considered. A method of theoretical calculation of its energy dissipation coefficient is proposed. An experimental research of own frequencies and vibration transfer ratios for different parameters of damper structure, harmonic vibration load and random load is performed. Results of this research are approximated by functions; it is possible to use these functions for the calculation of the damper too.

宁夏滨河粉土路基在循环荷载下的变形特性

为了揭示宁夏滨河粉土路基在交通载荷下的变形机理,采用动三轴试验对宁夏滨河粉土重塑样本进行了逐级加载和循环荷载两种双向剪切工况下路基变形特性的研究,分析了路基粉土土样的破坏形式、滞回特性、骨干曲线、动弹性模量及阻尼比、滞回曲线面积和超静孔隙水压力变化的特点。结果表明:试样的破坏形式既有拉伸破坏也有压缩破坏,固结压力对土样破坏形式有着显著的影响;滞回曲线随循环应变的增加从封闭状态逐渐发展到不封闭的状态,直至土样出现大应变破坏;逐级加载下的骨干曲线随着动应力持续增大,应变迅速增大时骨干曲线的斜率开始减小,逐渐趋于水平状态;动弹性模量在弹塑性阶段随应变增大而大幅度地减小,在大应变时动弹性模量变化趋于平缓;阻尼比随动应变的增加在弹塑性阶段逐渐增大,在大应变时阻尼比变化趋于稳定;滞回曲线面积随着应变的增加呈近似于指数增长;孔压与应变的增长都是随着振次的增大而不断增长的,未出现类似黄土的结构崩溃式破坏,也不出现黄土试样在应变达到5%时孔压接近于固结压力的“初始液化”现象,滨河粉土的“初始液化”现象均出现在应变大于10%以后。

基于CFD的可调速气压传动回路设计

通过对比液压传动和气压传动的优缺点,并结合系统指标要求,选择气压传动系统为研究对象。由于气体的可压缩性,气压传动实现慢速动作难度较大,常规的方法是采用单纯排气节流,气缸会产生比较明显的“爬行”现象。可调速气压传动回路采用充入背压加排气节流技术,应用CFD技术建立了高压气动阻尼排气仿真模型,确定了阻尼特性,通过试验最终确定了排气阻尼器的孔径,改善了低速“爬行”现象,实现了高压气动慢速平稳运动。该可调速动力系统能够实现某机载投放装置的快、慢速伸出和快、慢速收回。

座椅发泡产品舒适性质量控制研究

主要围绕座椅发泡产品的舒适性相关因素和质量控制展开研究。重点研究对整个座椅的舒适性起着重要作用的特性因素,例如影响发泡材料滞后损失、阻尼特性值(DKW)和弹性变形(FW)等。分析了影响泡沫材料特性的各种因素,例如样品尺寸、测试头、压缩变形、泡沫密度、泡沫硬度等;最后讨论了泡沫硬度和厚度对DKW/FW值的影响。

分体式充气可调阻尼减振器的阻尼特性仿真与试验

通过分析一种分体式充气可调阻尼减振器的结构和工作原理,运用流体力学理论,建立了该减振器阻尼特性的非线性参数化模型,仿真分析了活塞阻尼阀孔径、阻尼调节孔径、气室初始体积、活塞杆直径、油管内径等主要结构参数对减振器阻尼性能的影响,通过试验测试,得到了减振器样件的阻尼特性及其可调范围。试验结果表明,在减振器常用的中低速度范围内,所建的减振器数学模型和仿真有效。

可调减振器阻尼特性试验研究

研制了基于旁通节流孔的新型节流孔可调减振器样机,试验研究了复原阀系活塞孔口直径、复原阀片数、限位阀外径、旁通节流孔直径对减振器阻尼力的影响。试验结果表明:活塞节流孔直径的减小、复原阀片数的增加和限位阀外径的增大都会导致减振器阻尼力增大,其中,活塞节流孔直径和限位阀外径对阻尼力影响较大。在旁通节流孔直径为0～4mm范围内,减振器阻尼力随着旁通节流孔直径的增大而减小,当旁通节流孔直径大于4mm后,减振器的阻尼力变化不大。压缩阻尼力受旁通节流孔直径的影响较小。试验研究结果为旁通节流孔式阻尼可调减振器的设计提供了依据。

机械弹性车轮径向刚度和阻尼模型的分析

针对新型机械弹性车轮刚度特性,利用曲梁理论建立了弹性基础封闭圆环曲梁模型,对车轮刚度与轮抗弯刚度、铰链组弹性基础刚度及激振频率之间的关系进行了分析。结合车轮静态和动态试验分析结果,验证了根据曲梁理论所建模型的正确性,并分析了车轮刚度与车轮变形量、变形速率及激振频率之间的解析关系。根据分析结果建立了车轮刚度和阻尼的非线性解析模型,该模型反映了车轮变形量和激振频率对车轮刚度的影响,以及车轮变形速率和激振频率对车轮阻尼的影响,从而为车轮结构振动的进一步研究提供指导。

油气弹簧力学特性仿真

提出了针对油气弹簧力学特性研究的一种力学模型,根据分段线性速度特性的计算方法,运用薄板力学和流体力学基础理论,分别对开阀点和最大开阀点处的缝隙宽度、阀片预变形量以及限位挡圈等阻尼阀结构参数进行了设计,并通过修正的理想气体状态方程对油气弹簧弹性力进行了推导。通过台架性能试验与建模的仿真数据比较,验证了设计方法的正确性,最后编程分析了不同缸体和特性参数对油气弹簧速度特性的影响规律,为研究减振装置的内特性提供了参考依据。

基于两机扩展Heffron-Phillips模型的励磁系统调差系数对系统阻尼特性的影响

励磁系统调差系数是励磁系统控制的重要参数,合理的参数整定有利于系统的安全稳定运行。首先推导了两机扩展Heffron-Phillips模型,并在此模型的基础上研究了两机系统下励磁系统调差系数对系统阻尼特性的影响。通过对系统进行特征值分析,提出调差灵敏度的概念来表征阻尼与调差系数的相关关系,寻找影响阻尼与调差相关性的关键系统参数,对多机系统励磁系统调差系数的整定配置有一定指导意义。

内置电磁阀式阻尼连续可调减振器设计与试验

基于先导溢流阀原理设计了一种内置电磁阀式阻尼连续可调减振器,对可调阻尼力进行了理论分析,在Simulink中建立其力学仿真模型;结合减振器试验标准设计可调减振器的试验方案,利用INSTRON-8800型单通道伺服激振台架对可调减振器样件进行试验。试验结果表明,减振器的复原阻尼力调节范围为0~3.72 k N,压缩阻尼力调节范围为0~1.01 k N;并且与仿真结果之间的误差未超过20%,证实了减振器模型的正确性和减振器结构的可行性。通过试验获得的阻尼力与电流关系可为半主动悬架控制器的匹配开发提供数据支撑,为减振器设计提供参考。

电动汽车主动悬架系统阻尼可调减振器设计及固有频率试验

为了增加电动汽车主动悬架系统阻尼可调减振器的工作模式及其调节范围,以某液压减振器为基础,设计了一种阻尼多模式切换可调的减振器.分析了阻尼多模式切换可调减振器的工作原理及其阻尼特性.基于阻尼多模式切换可调减振器的"软压缩软回弹"、"硬压缩软回弹"、"软压缩硬回弹"和"硬压缩硬回弹"工作模式,设计了阻尼多模式切换可调减振器减振支柱总成和电磁阀总成.同时设计了基于INSTRON8800单通道数字控制液压伺服激振台的阻尼多模式切换可调减振器试验台架系统,进行了不同阻尼模式下的固有频率试验和车身振动加速度响应的频谱分析.结果表明:后悬架簧上质量的固有频率均高于前悬架,比值关系接近于1.2∶1,后悬架的簧下质量固有频率小于前悬架,比值关系约为1∶1.1~1∶1,反映了阻尼多模式切换可调减振器在压缩行程和回弹行程阻尼特性的可行性,对主动悬架系统及其控制策略的设计具有重要的理论研究价值和工程应用前景.

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程。以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响。研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同。在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小。应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近。建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计。

循环荷载作用下软岩力学性能试验研究

通过泥岩和页岩的单轴动循环荷载试验,对泥岩和页岩在动荷载作用下的动应力-应变发展特征进行了研究,重点分析了滞回环面积、动弹性模量及阻尼特性变化特征。结果表明:1页岩在循环荷载作用下的动应力-应变曲线为稳定型,泥岩表现为破坏型;2在相同的循环应力下,页岩的滞回环面积经历初始快速增加后变得平缓,泥岩的滞回环面积在初始时快速增加,经历短暂的缓慢递增后快速降低;3页岩动弹性模量随循环次数增加基本不受影响,泥岩动弹性模量在循环初期有所降低,当循环次数达到30次时,动弹性模量迅速降低;4页岩阻尼比和阻尼系数在循环荷载作用下基本保持不变,泥岩阻尼比和阻尼系数在循环初期基本保持不变,但当循环次数达到30次时,就会突然降低。5在相同的循环荷载作用下,页岩力学性能基本上保持不变,泥岩力学性能随着循环次数增加而快速衰减。

导流堤地基土动力特性的试验研究

通过对某核电厂取水明渠导流堤地基土室内共振柱试验及粉砂的动三轴液化试验,测定了动剪切模量、阻尼比与动剪应变幅的双曲线关系,分析了导流堤地基土的动力变形特性,探讨了砂土的抗液化强度与液化振次之间的乘幂函数关系,确定了该地基土的抗液化强度指标。试验结果为评价导流堤的地震稳定和液化分析提供了相关参数。

黏土与EPS颗粒混合轻质土的动力变形特性试验研究

通过室内动三轴试验研究了黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)在动荷载作用下的变形特性,着重分析了围压、水泥含量和EPS掺入比的影响。结果表明:LCES的动应力应变关系符合双曲线关系;在相同的动应力作用下,LCES产生的应变随着围压和水泥含量的增大而减小;在动应变相同的情况下,随着围压和水泥含量的增大,LCES的割线动弹性模量Esec增大而阻尼比λ减小;EPS掺入比对LCES的动力变形特性的影响相对较小,不同EPS掺入比的σd–εd曲线、Esec–εd曲线和λ–εd曲线都发生了相交,交点前后EPS掺入比的大小对LCES变形特性的影响趋势是截然相反的,交点处的动应变值εint一般在0.5%～3.0%范围内,其大小与LCES的配比以及围压有关。

弹支阀片双筒液压减振器的阻尼特性

建立了局部载荷作用下弹支环形阀片的力学模型,并讨论了阀片变形的影响规律;利用专用减振器示功机对其阻尼特性进行实验研究,并与理论推导的结果进行了对比与验证.研究了不同关键参数对减振器阻尼特性的影响规律,结果发现:随着弹簧刚度和阀片厚度的增加,减振器复原行程的阻尼力增大,且速度越大,阻尼力增幅越大;阀片环形受载面积对阻尼力有显著影响,因此建议在减振器的设计阶段对该参数进行考察设计,以扩展产品性能区间.研究结果可为弹簧阀片式减振器的设计提供可靠准确的理论参考.