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汽车磁流变脂碰撞缓冲器的结构优化研究
| 论文题名： | 汽车磁流变脂碰撞缓冲器的结构优化研究 |
| 关键词： | 汽车碰撞;磁流变缓冲;阻尼特性;结构优化;仿真分析 |
| 摘要： | 为提高汽车的碰撞吸能水平，提升汽车的安全性能，减少碰撞事故中的人员伤亡，人们进行了大量的研究，并提出了渐进压溃式、液压阻尼式、气囊式等诸多被动式吸能方法。面对汽车碰撞安全标准的不断提高，汽车吸能区长度的限制，以及车—车碰撞质量相容性与刚度相容性等一系列问题，这些被动式的缓冲吸能方法表现出了极大的局限性。具有刚度、阻尼可调节特征和高效的吸能特性的智能缓冲器将是未来智能缓冲系统的发展方向。基于磁流变技术研发的磁流变阻尼器具有阻尼力可调节、响应速度快、结构简单、能耗低等特点，磁流变技术的日益成熟以及在冲击载荷下的应用研究的不断深入，为汽车碰撞安全的研究提供了新的方向和可能性，磁流变技术在汽车碰撞安全领域的应用研究具有重要的学术价值和现实意义。本文根据汽车碰撞缓冲吸能的要求以及磁流变技术的特点，提出了基于磁流变技术多级通道磁流变脂碰撞缓冲器的设计和结构优化方法。本文主要的研究工作如下: (1)从汽车碰撞安全研究现状的背景出发，根据汽车碰撞安全的要求和磁流变技术的特点，提出了基于流动式工作模式的多级通道磁流变脂碰撞缓冲器的设计方案。 (2)根据材料弹塑性力学知识，从理论上推导了受轴向载荷压缩时，弹性变形阶段以及塑性变形阶段波纹管抗力计算公式。以流变学、电磁学为理论依据，结合缓冲器的具体结构、工作原理以及磁流变脂的特性，推导了基于Bingham流体本构模型和平行平板流动模式的通道阻尼力理论计算公式，并分析了通道各结构尺寸对其阻尼力的影响。 (3)根据汽车碰撞的特点以及缓冲器的结构，设计了落锤式冲击试验系统。对波纹管进行冲击试验，分析了波纹管的变形情况以及位移时间流程、抗力时间历程、抗力与位移的关系。 (4)以推导的理论计算公式为依据，根据波纹管刚度最小化、压缩量最大化、通道阻尼力可调系数最大化的优化目标以及缓冲器工作强度要求，借助MATLAB优化工具箱对缓冲器结构尺寸进行了优化设计。 (5)利用ANSYS软件分别对优化前后的波纹管进行了动力学仿真，对通道进行了流体力学仿真，对比了优化前后波纹管的刚度值、压缩量，分析了通道流体速度场和压力场分布情况，以此评价了优化前后缓冲器的工作性能。 |
| 作者： | 吴春江 |
| 专业： | 交通运输工程；载运工具运用工程 |
| 导师： | 简晓春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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