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变间隙磁流变缓冲器削峰性能研究
| 论文题名： | 变间隙磁流变缓冲器削峰性能研究 |
| 关键词： | 汽车保险杠;磁流变胶泥缓冲器;高速冲击载荷;削峰性能 |
| 摘要： | 汽车碰撞事故频繁发生，其中正面碰撞发生频率较高而且产生的碰撞峰值力对人身伤害较大，因此降低碰撞峰值力对于驾乘人员生命安全的保护至关重要。防撞盒是汽车保险杠中主要的吸能缓冲构件，而传统的防撞盒大多在材料、结构等方面进行优化，并取得了一定成效，但还存在自适应差的不足。磁流变缓冲器凭借阻尼特性快速可调的优点，在减振、隔振等领域被广泛研究，为冲击应用领域削弱峰值力提供了一个新思路。磁流变缓冲器通常采用等间隙阻尼流道结构，主要依靠励磁电流控制方法来削弱峰值力，而在高速冲击载荷持续时间极短的条件下，其削峰可靠性面临极大挑战。为此，本文提出了一种通过结构设计手段来削减峰值力的方法，基于此方法研究了一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器，其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小，冲击初始阶段通过拓宽阻尼间隙以减小控制介质流速，进而降低峰值力；缓冲力衰减阶段通过减小间隙宽度以迟滞流速降低进程并增大磁感应强度，进而抑制缓冲力衰减。通过理论、仿真和试验相结合的方式，围绕力学模型、缓冲器设计、试验验证和削峰评价等方面对变间隙磁流变缓冲器展开研究。具体工作如下： ① 首先对比分析了几种流道形态的特征并选择类型Ⅲ作为阻尼通道的形态；接着基于HB模型对磁流变缓冲器的力学模型进行分析，计算了弹簧力、气体压力，采用微分思想分析微元流道内流动模式和剪切模式下的阻尼力；然后详细阐述了流道内局部损耗对压降的影响，建立了考虑局部损耗的力学模型—HBM模型并基于此模型分析了总缓冲力；最后对变间隙磁流变缓冲器进行参数设计，主要分为流道尺寸设计、磁路设计和动力学验证三个部分。 ② 对变间隙磁流变缓冲器开展冲击试验并对试验结果进行分析。搭建了落锤冲击试验平台，制作了变间隙磁流变缓冲器实物样机，接着确定了冲击试验条件；对变间隙磁流变缓冲器进行了流道分析，详细分析冲击试验结果，将HBM模型与试验结果进行对比，通过峰值力和动态范围对模型的准确性做进一步的验证，最终发现HBM可以很好的预测变间隙磁流变缓冲器的动力学行为。 ③ 为了评价变间隙缓冲器的削峰性能，研究了理论上两类缓冲器的缓冲力-位移特性曲线，并提出了削峰量、平台角、压缩力效率和动态范围四个可量化评价指标；分别通过四个削峰评价指标对变间隙缓冲器的削峰性能进行详细分析，最终发现变间隙缓冲器与等间隙缓冲器相比，展现出缓冲力上升缓慢、下降平稳的优良削峰性能。 |
| 作者： | 刘驰 |
| 专业： | 机械(机械工程) |
| 导师： | 金辉;付本元;冯领 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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