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原文传递磁流变阻尼器动态特征分析及其在车辆悬架中的应用

论文题名：	磁流变阻尼器动态特征分析及其在车辆悬架中的应用
关键词：	磁流变阻尼器;车辆;悬架系统;隔振;滞后特征;双粘性特征;动态特征
摘要：	磁流变流体是智能材料的一种，其重要应用之一是磁流变阻尼器。本文研究了磁流变阻尼器的作用机理、在各种激励条件下的动态性能，以及其在各个行业中的应用是智能材料研究的重要前沿。中心内容是研究磁流变阻尼元器件在车辆悬架系统中的应用，包括性能分析，参数灵敏度分析和悬架振动半主动控制，同时也研究了磁流变阻尼器的动态性能，半主动隔振系统动力学行为分析。论文分为三部分。第一部分为第二章，为试验建模部分，分析了磁流变阻尼器的动态特征，提出了改进的双粘性滞后模型。模型和实验数据符合的非常好，是本论文的创新工作之一。具体来说此模型具有以下优点：形式简洁且无限光滑；参数少，每个参数都有明显的物理意义；双粘性特征和滞后特征分别一个参数来单独描述；只有一个参数对控制电流敏感，因此控制系统为单变量控制。这些优点使得此模型同时适合理论分析研究、动力学分析研究、数值分析研究和控制分析研究。第二部分为第三章到第五章，研究对象为单自由度磁流变阻尼系统。研究了强迫激励，基础隔振，天棚阻尼及半主动控制。给出了双粘性和滞后特征造成的系统性能上的改变，系统性能随其他参数的变化趋势，以及灵敏度分析。一般来说，系统无量纲位移的幅值随双粘性特征参数ρ、控制参数Ap、后屈服阻尼系数ξ的上升而下降。在共振频率之前，位移幅值随滞后特征参数θ0值的上升而下降；在共振频率之后则相反。第二部分研究了单自由隔振系统的半主动控制，包括on-off控制和天棚阻尼控制，二者控制结果相对于控制参数Ap的趋势相同，即控制参数Ap的值增大，控制效果更好。在各种参数条件下显著降低了簧上质量的位移，尤其是在共振峰附近。后者的效果更加明显。第三部分为第六章到第七章，研究了二自由度的车辆磁流变悬架系统的被动系统和天棚阻尼系统的性能，并进行了半主动控制研究。由于两个自由度之间的非线性耦合，精确的闭环解答已经不可能求出，只能求得一阶的近似解答。在一阶近似假设下，对耦合的两自由度非线性方程进行解耦，再利用现有的单自由度系统的方法，得到了简谐激励下悬架簧上和簧下质量的非线性振动响应，得到了传递系数的表达式，并进行了灵敏度分析。数值仿真验证了解的正确性。解答随参数的变化趋势和单自由度相似。同时研究表明，在一定正常的参数范围之内，无论采用哪种模型，磁流变悬架系统都会发生不同程度的不规则运动。在第七章研究了磁流变悬架的半主动控制，即on-off控制和天棚阻尼半主动控制，后者比前者的控制效果更明显。性能和单自由度隔振系统相似，但加剧了簧下质量的振动。控制效果和文献中实验的结果一致。
作者：	郭树起
专业：	车辆工程
导师：	杨绍普
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文