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菱形结构记忆元件及其对座椅悬架性能的影响
| 论文题名： | 菱形结构记忆元件及其对座椅悬架性能的影响 |
| 关键词： | 汽车座椅;悬架系统;菱形结构记忆元件;乘坐舒适性 |
| 摘要： | 记忆元件具有记忆输入变量整个运动历史的能力，从而自动调节自身参数适应外界工况的变化，为被动悬架自适应的发展提供了新思路。目前，线性元件在悬架系统的应用已得到广泛研究，而记忆元件的物理实现与设计及其在座椅悬架上的应用鲜有报道。在此背景下，本文提出了将线性元件转化为记忆元件的新方法，利用菱形结构分别将线性惯容器、弹簧、阻尼器转变为忆惯容器、忆弹簧、忆阻尼器记忆元件装置。基于能量法，证明了忆惯容器的等效惯质定理，通过建立的四分之一座椅悬架模型，证实了忆惯容器能为座椅悬架系统带来良好的载荷适应性，分析表明含记忆元件的座椅悬架可以明显降低座椅及人体振动，为驾驶员或乘客提供良好的乘坐舒适性能。 首先，利用基础机械元件的立体三角周期表，建立起基础元件的本构关系模型。基于能量法，研究了忆惯容器与线性惯容器的等效机理，证明了忆惯容器的等效惯质定理。并结合积分拉格朗日方法，建立了含记忆元件隔振系统数学模型，为后续座椅悬架的模型搭建及隔振性能分析奠定了理论基础。 其次，提出了将线性元件转化为记忆元件的新方法，利用菱形结构分别将线性惯容器、弹簧、阻尼器转变为忆惯容器、忆弹簧、忆阻尼器记忆元件装置，基于Matlab软件仿真，分析了三种新装置的非线性及记忆特性。以通过积分拉格朗日方法建立的三元件并联的四分之一座椅悬架为例，证实了含忆惯容器座椅悬架可等效为具有位移初始值控制策略的半主动惯容器座椅悬架，其等效惯质系数可为座椅悬架带来载荷适应性。 再次，分别建立含忆惯容器、忆弹簧、忆阻尼器的三元件并联的四分之一座椅悬架模型，仿真结果表明：三种含记忆元件的座椅悬架系统能够明显降低座椅振动，尤其在低频范围内，减振效果更加突出，为长时间暴露在低频环境下的驾驶员提供了良好的乘坐舒适性，进而保障了驾驶员的健康，同时在一定程度上，改善了汽车悬架系统的综合性能。 最后，试制了忆惯容器物理装置，并在INSTRON8800试验台上对其进行台架特性试验，试验验证了该物理装置是一种忆惯容器装置，试验结果表明，在本构关系平面内，理论值与试验值的最大偏差仅为8.73%，满足了忆惯容器的后续工程化设计及应用要求。 |
| 作者： | 刘举超 |
| 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： | 2022 |
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