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原文传递忆惯容器的记忆特性与自适应性

论文题名：	忆惯容器的记忆特性与自适应性
关键词：	汽车悬架;忆惯容器;记忆特性;自适应性
摘要：	利用具有可变参数的非线性被动元件替代线性元件成为了传统被动悬架发展的新方向。目前，非线性的阻尼及弹簧元件已被广泛研究，而非线性惯容器及其在悬架上的应用却鲜有报道。在此背景下，本文设计了两种新型非线性液力忆惯容器装置，并通过仿真分析了装置的记忆特性。基于能量方法，建立了忆惯容器与传统线性惯容器的等效关系，并分析指出忆惯容器相当于一个具有初始位移控制策略的半主动惯容器，其等效线性惯质对初始位移的变化具有自适应性。以悬架为例证实了这种自适应性可以为悬架系统带来载荷适应性，从而提高悬架对不同载荷的适应能力，提升车辆的行驶平顺性。　　首先，基于基础机械元件三角周期表，推导了线性元件及各阶记忆元件的本构关系，建立了机械元件的一般性本构关系模型，在此基础上分析了机械记忆元件的记忆特性，指出机械记忆元件可以“记忆”某些特定物理变量变化的整个历史，为后文分析忆惯容器对初始位移的自适应性理清了思路。从记忆元件的角度，阐述了能量方法以及适用于记忆系统的积分拉格朗日方法，为后文建立忆惯容器与线性惯容器的等效关系并探索忆惯容器对悬架系统载荷适应性的影响奠定了理论基础。　　其次，设计了两种非线性的液力忆惯容器装置（变缸筒内径式和变槽深式），并建立其忆惯质系数模型，对两种装置的忆惯质特性进行了计算分析。结果显示，忆惯容器装置在相对速度-动量平面中的忆惯质特性曲线是扭曲的滞回环，表明装置具有记忆特性。　　再次，基于能量方法，建立了忆惯容器与线性惯容器之间的等效关系，发现了其等效线性惯质随初始位移变化的规律，揭示了忆惯容器可等效为一个具有初始位移控制策略的半主动惯容器，指出了忆惯容器的等效线性惯质对初始位移的变化具有自适应性。将忆惯容器应用于悬架系统中，建立了四分之一悬架模型，利用积分拉格朗日方法建立了运动学微分方程，并在此基础上进行了仿真分析。结果表明，忆惯容器的等效线性惯质对初始位移的自适应性可为悬架系统带来载荷适应性，提升了车辆的行驶平顺性。　　最后，考虑油液的动力学粘度以及装置内部的干摩擦，对变缸筒内径式忆惯容器装置建立了更符合工程实际的非线性数学模型，为忆惯容器的工程应用奠定了基础。研制了装置样机，在INSTRON8800液压伺服激振台上开展了台架试验。试验结果表明，本文建立的工程化模型准确可靠，能够满足工程需要；装置的寄生阻尼特性曲线和惯质特性曲线包含了扭曲的滞回环，这表明液力忆惯容器装置具有记忆特性，既是液力式忆惯容器，能够提供惯性力，又是液力式忆阻尼器，能够提供粘滞寄生阻尼力。
作者：	耿灿
专业：	车辆工程
导师：	张孝良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文