减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析_黄安贻_图文(精)

——李仕生暋徐中明暋杨建国等带缓冲簧的汽车减振器外特性及其敏感度分析—的影响时 , 由图 7 减振器的复原阻尼力随 a可知, 着内部气压的增大而减小 ; 压缩阻尼力随着内部气压的增大而增大 ; 其敏感程度由图7 气 b 可知, 压对不同速度下的阻尼值基本上没有影响。

( 由图 8 随着油液温度的升高 , 减振 3 a可知 , 器的复原及压缩阻尼力都在减小 , 其敏感程度由 ( 阻尼力与油液温度的关系 a 图8 油液温度对减振器低速段的阻尼力影 b 可知 , 响较小 , 对中速段的阻尼力影响较大 , 而对高速段的影响有限。

( 由图 9 减振器的复原阻尼力和压 4 a可知, 缩阻尼力都随着摩擦力的增大而增大 ; 其敏感程度由图 9 摩擦力对不同速度下的阻尼力基 b 可知 , 本上没有影响。

6暋结束语 1. 毴=-3 5曟暋2. 毴=-1 0曟暋3. 毴=1 5曟图 8暋减振油液温度对减振器特性的影响 ( 不同油液温度时的速度特性曲线 b 4. 毴=4 0曟暋5. 毴=6 5曟暋6. 毴=9 0曟变形暠方法 , 建立了带缓冲簧的汽车减振器的详细数学模型 , 模型中不仅应用了流体力学及弹性力学理论 , 还考虑了流通阀、补偿阀对减振器阻尼力的影响 ; 对所建立的数学模型采用 MAT L A B软件进行仿真研究 , 将仿真结果和试验数据进行比较, 其二者较好符合 , 证明应用上述理论建立的数学模型正确可靠 ; 应用所建立的数学模型 , 分析了考虑缓冲簧时的减振器示功图的特点 , 同时还详细分析了活塞杆直径、内部气压、油液温度及摩擦采用“ 受均布载荷作用的环形薄板阀片挠曲 ( 阻尼力与摩擦力的关系 a 力等因素对减振器阻尼力的影响规律及敏感程度, 对这些复杂因素的考虑 , 使减振器阻尼特性的描述更为精确细致、更能准确地反映实际物理结构特性的规律 , 并为减振器的设计和性能预测提供了参考。

参考文献 : [ ] 1 暋L e eC T,M o o nB Y. S i m u l a t i o na n dE x e r i m e n t a l p 1. F F 0 0 N 暋3. F 0 0 N r=0暋2. r=1 r=2 4. F 0 0 N暋5. F 0 0 N暋6. F 0 0 N r=3 r=4 r=5 的影响 , 可得到如下结论 : 通过仿真阀系以外的各参数对减振器阻尼力图 9暋摩擦力对减振器特性的影响 ( 不同摩擦力时的速度特性曲线 b [ ] 2 暋L e eCT,M o o nBY. S t u d f t h eS i m u l a t i o nM o d e l yo o fa D i s l a c e m e n t-s e n s i t i v eS h o c kA b s o r b e ro fa p [ ] V e h i c l eb o n s i d e r i n h eF l u i dF o r c e J . J o u r n a l yC gt , S i n a lP r o c e s s i n 2 0 0 6, 2 0: 3 7 3 飊 3 8 8. g g [ ] F l u i d f l o wM o d e l i n J .M e c h a n i c a lS s t e m sa n d g y D i s l a c e m e n t S e n s i t i v e S h o c k A b s o r b e r U s i n p g V a l i d a t i o no fV e h i c l eD n a m i cC h a r a c t e r i s t i c sf o r y ( 由图6 随着活塞杆直径的增大 , 减 1 a可知 , , ; 振器的复原阻尼力减小压缩阻尼力增大其敏感程度由图 6 活塞杆直径对减振器的低速段 b 可知 , 的阻尼力影响较小, 而对高速段的阻尼力影响较大。

第18卷增刊2 系统仿真学报© V ol. 18 Suppl.22006年8月 Journal of System Simulation Aug., 2006汽车减振器阻尼特性的仿真分析任卫群1, 赵峰1, 张杰1,2(1.华中科技大学CAD 中心, 湖北武汉 430074; 2.万向集团技术中心, 浙江杭州311215摘要:采用系统仿真方法及MATLAB 软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。

模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。

模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。

经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。

关键词:系统仿真;汽车减振器;阻尼特性中图分类号:TP 391.77 文献标志码:A 文章编号:1004-731X (2006 S2-0957-04Simulation on Damping Behavior of Vehicle Shock AbsorberREN Wei-qun 1, ZHAO Feng 1, ZHANG Jie 1,2(1. CAD Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Wanxiang Group Technical Center, Hangzhou 311215, ChinaAbstract: The system simulation method and the MATLAB software were used to build a detailed model of a vehicle shock absorber. The detailed structure includes in the model , such as the hydraulic properties, the valve stiffness and the friction force. The absorber model was validated using test data and the precision is above 90%, which can fulfill the engineering requirement . An automated modeling and simulation software package based on MATLAB was developed, which could support a systematic research of vehicle shock absorbers in its design.Key words: system simulation; vehicle shock absorbers; damping behavior引言目前汽车悬架中广泛采用双向筒式液压减振器提供悬架阻尼,其动力学特性对汽车操纵稳定性、平顺性等都有重大影响,因此减振器性能预测与设计方法改善已成为重要研究课题。

新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究共3篇新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究1新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究随着城市化进程的不断推进，建筑物的高度和体积不断增加，地震对建筑物的破坏也成为人们极为关注的问题。

在地震中，当地基和建筑物发生相对运动时，会产生巨大的能量和毁灭性的震动波，给建筑物和人民带来极大的伤害和损失。

因此，针对地震的减震技术和装置成为人们研究的热点。

其中，金属阻尼器因其自身具备的良好减震效果被广泛应用，在建筑物结构的地震减振方面起着重要的作用。

不同于传统的铅芯阻尼器，新型金属阻尼器的主要优点在于其具有更高的阻尼比和更广泛的可控性，可以为建筑物结构的地震减振提供更好的解决方案。

本文就对新型金属阻尼器的试验及理论研究进行分析和探讨，以期为建筑物的减震设计提供参考。

一、试验研究试验是新型金属阻尼器研究的核心内容之一，通过对金属阻尼器的试验研究可以获得其具体减振效果和性能指标。

下面我们分别从试验方案、试验装置和试验结果三个方面进行分析。

（一）试验方案实验方案的设计需要考虑到金属阻尼器的结构特点、试验目的和试验要求等因素。

针对新型金属阻尼器，试验方案的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验材料的选择：试验所选用的金属材料需要具备良好的弹性、延展性和强度等性能，同时还需要考虑到成本和可操作性等因素。

2.试验样本的尺寸和形状：试验样本的尺寸和形状需要与实际使用情况相符合，可以通过模型缩放和现场测量等手段进行确定。

3.力学参数的测定：试验过程中需要测定的力学参数包括阻尼比、刚度、周期等，需要通过适当的装置和测试手段进行测定。

（二）试验装置试验装置需要满足试验方案的要求，并保证试验过程的稳定性、可重复性和数据准确性等因素。

针对新型金属阻尼器，试验装置的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验台架的设计：试验台架需要保证试验样本的稳定性和可靠性，并且需要与样本的尺寸和形状相适应。

2.载荷装置的设计：载荷装置需要使用高精度的负荷传感器和测量仪器，确保加载过程的平稳和数据的准确性。

摘要减振器特性仿真可以验证减振器参数设计是否合理，及时发现设计中存在的问题，减少试验次数和费用，加快减振器设计和开发，具有很重要的经济效益和社会效益。

然而，对减振器特性仿真的研究，目前，国内外大都是利用现成的仿真软件,模型所需要参数大都需要试验获得，难以建立准确可靠的仿真模型,特性仿真数值不可靠。

本文对减振器结构和原理、各阻尼构件和局部节流压力损失进行了分析，对节流阀片阀口开度进行了探讨。

利用弯曲变形解析计算式，根据节流压力与流量以及速度之间关系，建立了减振器两次开阀速度点。

在此基础上，根据开阀前、后的油路模型，对减振器开阀前、后的特性进行了深入地分析，建立了减振器特性分段数学模型。

利用Matlab软件，对减振器特性模型施加一定频率和幅值的谐波激励，对减振器内、外特性进行仿真，并且对减振器特性影响因素进行了分析。

通过特性试验值与特性仿真值比较可知：所建立的减振器特性仿真模型是正确，特性仿真值是可靠的，对减振器设计和特性仿真具有重要的参考应用价值。

关键词：车辆工程，筒式减振器，分段数学模型，特性仿真，影响因素IAbstractThe characteristic emulation of the shock absorber can validate whether the designed parameter is proper or not, find the problems on time on the way of the designing, so experimentation and the expenditure can be reduced, then the shock absorber’s design, exploiture and yield can be greatly prompted.Therefore it is very import to the benefit of economy and society that the research of the characteristic emulation .Now the research of the characteristic emulation are mainly base on the ready-made software in homeland and fremdness. Because founding the precise model is rather difficult that the numerical value which is get by the characteristic emulation is uncertainty.For the characteristic emulation existing problems, the thesis analyzed the structure and principle of the shock absorber, the damping component and the lossing of local pressure of throttle and the uncorking of the throttle ing curved distortional resolvable calculate formulate , we can get the two critical velocity of shock absorber.Hereon bases , by analyzing fore-and-aft oil routes’ model and the characteristic emulation of the shock absorber , veracious and effective parted –mathematics’model of the shock absorber is established . By using the Matlab software to impose some frequency and breadth value on the shock absorber , emulated inside and outside of characteristic of the shock absorber and analysed effectible factors of shock absorber.By comparing the characteristic examinational value and the characteristic emulational value ,we can know the mathem atics’model is precise , .and the characteristic emulational value is dependable , It is referential importance for the design of shock absorber and the characteristic emulation.Key words: Vehicle engineering , Cylinder shock absorber , Characteristic modeling , Emulation , Effect factorsII目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言................................................ - 1 -1.1课题的背景和目的....................................... - 1 -1.1.1 研究背景........................................ - 1 -1.1.2 研究目的........................................ - 1 -1.2 减振器研究现状........................................ - 2 -1.3 本论文研究内容........................................ - 2 -第二章油液介质及其流动特性................................... - 3 -2.1 油液特性.............................................. - 3 -2.2 油液流动.............................................. - 5 -2.2.1 油液流动公式.................................... - 5 -2.2.2 油液流动分析.................................... - 6 -2.2.3 局部损失叠加原理................................ - 7 -2.3本章小结............................................... - 8 -第三章汽车筒式减振器阻尼构件分析............................. - 9 -3.1 常通节流孔............................................ - 9 -3.2 叠加阀片等效厚度与阀口开度............................ - 9 -3.2.1 叠加阀片等效厚度................................ - 9 -3.2.2 阀口开度....................................... - 10 -3.3 节流缝隙............................................. - 11 -3.4 活塞缝隙............................................. - 11 -3.5 活塞孔............................................... - 11 -3.5.1 活塞孔沿程阻力损失............................. - 12 -3.5.2 活塞孔局部阻力损失............................. - 12 -3.5.3 活塞孔等效长度的确定........................... - 13 -3.6本章小结.............................................. - 14 -第四章筒式减振器的工作原理及特性分析........................ - 15 -4.1 筒式减振器的工作原理................................. - 15 -4.1.1 复原行程....................................... - 15 -IIIIV4.1.2 压缩行程 ....................................... - 16 -4.2 复原行程特性分析 ..................................... - 16 -4.2.1 复原行程开阀速度点 ............................. - 16 -4.2.2 复原初次开阀前特性分析 ......................... - 19 -4.2.3 复原初次开阀后特性分析 ......................... - 20 -4.2.4 复原二次开阀后特性分析 ......................... - 23 -4.3 压缩行程特性分析 ..................................... - 25 -4.3.1 压缩行程开阀速度点 ............................. - 25 -4.3.2 压缩阀初次开阀前特性分析 ....................... - 26 -4.3.3 压缩阀初次开阀后特性分析 ....................... - 27 -4.3.4 压缩阀二次开阀后特性分析 ....................... - 29 -4.4 本章小结 ............................................. - 31 -第五章 汽车筒式减振器特性仿真 ................................ - 32 -5.1 减振器特性仿真的数学模型 ............................. - 32 -5.2 运动特性仿真 ......................................... - 33 -5.3 减振器外特性仿真 ..................................... - 34 -5.3.1 速度特性仿真 ................................... - 35 -5.3.2 示功图仿真 ..................................... - 36 -5.3.3 特性验证 ....................................... - 36 -5.4 减振器内特性仿真 ..................................... - 37 -5.5节流阀开度仿真 ........................................ - 38 -5.6本章小结 .............................................. - 39 -第六章 减振器特性影响因素分析 ................................ - 40 -6.1 阀片厚度h 对减振器特性的影响 ......................... - 40 -6.2 常通节流孔的大小f A 、y A 对减振器特性的影响 ........... - 40 -6.3 阀片预变形量0r f 对减振器特性的影响 .................... - 41 -6.4 活塞杆直径g d 对减振器特性的影响 ...................... - 41 -6.5 温度对减振器特性的影响 ............................... - 42 -6.6 本章小结 ............................................. - 43 - 结 论 ....................................................... - 44 - 参考文献 ..................................................... - 45 - 致 谢 ........................................... 错误！未定义书签。

1前言磁流变减振器是基于磁流变液可控特性的一种新型可控减振器，其内部的磁流变液表观粘度可随剪切速率和外加磁场的变化而改变，从而产生不同的阻尼力。

磁流变减振器的阻尼力可在几毫秒之内实现无级调节，并能够根据系统的振动特性实现悬架振动的在线主动控制。

磁流变减振器制造工艺相对简单、减振效果易于控制。

工业发达国家开展了磁流变减振器相关理论和试验研究，并开发了各种汽车悬架磁流变减振器[1，2]；我国在这方面研究还处于起步阶段，主要研究的是双筒、双出杆、非充气式的磁流变减振器[3，4]。

本文针对一种车辆单筒充气磁流变减振器，分析研究了磁流变减振器主要参数对阻尼力的影响，并用相对灵敏度法研究比较了各主要参数对阻尼力的影响大小，为磁流变减振器的设计提供了理论基础。

2单筒充气磁流变减振器工作原理图1所示为基于流动模式[5]的单筒充气磁流变减振器结构，其中，活塞将工作油缸分为上、下两腔，电磁线圈被封存于活塞内部，并通过空心活塞杆引出电线。

给电磁线圈通入不同的外加电流将产生不同的磁场，从而调节减振器环形阻尼通道之间磁流变液的流动粘度，实现了对阻尼力大小的控制。

由于采用单伸出结构，活塞杆在减振器筒内占用一部分体积，使得在拉伸过程中由上腔经阻尼通道流入下车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力影响因素及灵敏度分析*贾永枢1，3陈宴勤2周孔亢3（1.浙江工贸职业技术学院；2.煤炭科学研究总院；3.江苏大学）【摘要】介绍了一种车辆单筒充气磁流变减振器的结构和工作原理。

利用该减振器阻尼力数学模型仿真分析了剪切屈服应力、体积补偿压力、磁流变液零磁场粘度、活塞有效长度、阻尼通道间隙和活塞半径等参数对阻尼力的影响规律，利用相对灵敏度分析法比较了各参数对阻尼力的影响权重。

结果表明，活塞半径灵敏度和权重最大，对阻尼力影响最大；而体积补偿压力灵敏度和权重最小，对阻尼力影响最小。

主题词：磁流变减振器阻尼力灵敏度分析中图分类号：U463.33+5.1文献标识码：A文章编号：1000－3703（2009）06－0033－04Influencing Factor and Sensitivity Analysis on the DampingForce of Vehicle Mono-tube and Air-charged MRF DamperJian Yongshu1,3,Chen Yanqin2,Zhou Kongkang3（1.Zhejiang Industry&Trade Vocational College；2.China Coal Research Institute；3.Jiangsu University）【Abstract】The structure and working principle of a vehicle mono-tube and air-charged magneto-rheological fluids (MRF)damper are introduced.The damping force mathematical model is used to analyze the influence rule of shearing yield stress,volume compensating pressure,magneto-rheological fluid-zero magnetic field viscosity,piston effective length,damping channel gap and piston radius etc on damping force,and the relative sensitivity analysis method is used to compare influence weight of parameters on damping force.The results show that the piston radius sensitivity has the max.weight and the influence on damping force is the highest;the volume compensating pressure sensitivity has the min. weight and the influence on damping force is the lowest.Key words：MRF damper,damping force,sensitivity analysis*基金项目：浙江省教育厅（20061616）和江苏大学博士创新基金（b2005014）资助项目。

黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究作者：何文福黄祥博张强许浩刘文光来源：《振动工程学报》2021年第05期摘要：鑒于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限，介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统，可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。

基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型，发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象，进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。

设计制作了试验模型，并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。

通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性，并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。

最后针对某框架⁃剪力墙减震结构进行地震响应分析，结果表明较少数量的带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。

关键词：耗能减震结构; 黏滞阻尼器; 位移放大; 性能试验; 地震响应中图分类号： TU352.11; TU398+.2 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2021）05-0879-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2021.05.001引言地震作为一种常见的自然灾害，给人类带来了巨大的人身和财产损失。

地震中建筑物的破坏与倒塌，是造成损失的最主要原因[1]，因此结构抗震研究对减少地震灾害有着重要意义。

传统抗震通过结构自身性能抵御地震作用，不具备调节与控制作用，无法适应多变的地震荷载。

为解决这一弊端，结构振动控制技术应运而生，其通过在结构上设置控制机构，使结构的动力反应减小，是一种有效的结构抗震手段。

其中，被动振动控制因其构造简单、减震机理明确、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被大量应用[2⁃4]。

消能减震作为一种被动控制手段，将输入结构的地震能量引向附加设置的机构和元件加以吸收和耗散，从而能够保护主体结构的安全。

其常用的耗能元件[5]包括：黏弹性阻尼器[6]、黏滞阻尼器[7]、金属阻尼器、摩擦阻尼器等。

２０１８年５月第４６卷第９期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＭａｙ２０１８Ｖｏｌ ４６Ｎｏ ９ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１８ ０９ ０３３收稿日期：２０１６－１２－２９基金项目：吉林省教育厅 十二五 科学技术研究资助项目（吉教科合［２０１４］第３２０号）作者简介：闫占辉（１９６８ ），男，博士，教授㊂主要研究精密加工工艺及设备㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎ⁃ｚｈａｎｈｕｉ＠ｓｏｈｕ ｃｏｍ㊂磁流变液减振器阻尼特性的仿真分析闫占辉，关铁鹰（长春工程学院机电学院，吉林长春１３００１２）摘要：介绍了一种新型磁流变液减振器的工作原理及结构，结合伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，建立了磁流变液减振器阻尼力特性方程，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真分析了磁流变液减振器阻尼力－位移㊁阻尼力－速度变化规律，验证了所建立磁流变液减振器阻尼力数学模型的正确性，为磁流变液减振器的深入研究提供了理论依据㊂关键词：磁流变液；减振器；阻尼力；仿真中图分类号：Ｕ４６１ １㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀文章编号：１００１－３８８１（２０１８）０９－１４８－３ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭＲＦＤａｍｐｅｒＹＡＮＺｈａｎｈｕｉ，ＧＵＡＮＴｉｅｙｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎｅｗｔｙｐｅＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＦｌｕｉｄ（ＭＲＦ）ｄａｍｐｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄａｍｐ⁃ｉｎｇｆｏｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｐｓｅｕｄｏｓｔａｔｉｃｍｏｄｅｌａｎｄＢｏｕｃ－Ｗｅｎｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｌａｗｏｆｃｈａｎｇｉｎｇｏｆＭＲＦｄａｍｐｅｒ ｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ⁃ｓｐｅｅｄｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔ⁃ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＭＲＦｄａｍｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＲＦ；Ｄａｍｐｅｒ；Ｄａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀前言磁流变液减振器是一种很有前景的振动自动控制装置，在对磁流变液减振器进行半主动控制时，精确的力学模型是获得良好控制效果的前提㊂磁流变液减振器的力学性能受到外加磁场㊁振动幅值和振动频率等的影响，其动态阻尼力呈现强非线性；磁流变液的动态本构关系比较复杂，使得建立准确的恢复力模型比较困难，目前建立了伪静力模型和参数化动力模型等分析方法，伪静力模型引入以下假设：磁流变液减振器活塞杆相对工作缸匀速运动，磁流变液流体稳定流动㊁用Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ模型描述［１］㊂该模型的优点在于考虑了磁流体的剪切稀化／稠化效应，但不能很好地描述非线性减振器力－速度的关系；参数化动力模型将减振器阻尼力看作黏滞力和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ滞变阻尼力之和，表现出在低应变下的黏滞力和高应变库仑特性下的复杂非线性，该模型形式简单，物理概念清楚，数值准确［２－４］㊂为解决磁流变液体剪切稀化／稠化效应及非线性磁滞特性问题，本文作者结合伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型的各自优势，利用自主开发的磁流变液减振器，建立了修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型阻尼力特性方程，通过实例优化了阻尼力特性方程系数的大小，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块进行了仿真分析㊂１㊀磁流变液减振器的阻尼力数学模型图１为自主设计的磁流变液减振器［６］㊂图１㊀磁流变液减振器装配图㊀㊀图２为图１中间位置局部放大图，３为活塞㊁４为活塞杆㊁５为工作缸，其结构与液压缸有相似之处，不同在于活塞与缸筒之间留有环形间隙，作为磁流变液的工作间隙㊂图２㊀磁流变液减振器局部放大图基于磁流变液体剪切稀化／稠化效应及非线性磁滞特性，利用图１所示自主设计的磁流变液减振器，图３㊀修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型根据伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，依据图２单出杆磁流变液减振器的结构特点，建立图３所示修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ计算模型㊂其中阻尼力Ｆ的方程为：Ｆ＝ｃ１ｙ㊃＋ｋ１（ｘ－ｘ０）（１）ｚ㊃＝－γｘ㊃－ｙ㊃ｚｚｎ－１－β（̇ｘ－̇ｙ）ｚｎ＋Ａ（ｘ㊃－ｙ㊃）（２）ｙ㊃＝１（ｃ０＋ｃ１）［αｚ＋ｃ０ｘ㊃＋ｋ０（ｘ－ｙ）］（３）其中：α＝α（ｕ）＝αａ＋αｂｕ；ｃ０＝ｃ０（ｕ）＝ｃ０ａ＋ｃ０ｂｕ；ｃ１＝ｃ１（ｕ）＝ｃ１ａ＋ｃ１ｂｕ；ｕ㊃＝η（ｕ－ｖ）㊂式中：ｋ１为磁流变液减振器低速运动的刚度；ｃ１为磁流变液减振器低速运动的阻尼系数，用于产生力－速度关系中低速时的非线性衰减；ｃ０为磁流变液减振器高速运动的阻尼系数，ｋ０为磁流变液减振器高速运动的刚度；ｘ０为磁流变液减振器低速运动时的初始位移，ｘ㊁ｙ分别为磁流变液减振器任意时刻的位移量；ｕ为一阶滤波器的输出（一阶滤波电压），ｖ为输入到磁流变液减振器励磁线圈的电压，ｔ＝０时，ｕ（０）＝０，ｖ（０）＝０㊂αａ㊁αｂ㊁ｃ０ａ㊁ｃ０ｂ㊁ｃ１ａ㊁ｃ１ｂ㊁η为常系数，该模型共有１４个参数，可通过实验数据进行参数辨识获得㊂２　磁流变液减振器的阻尼特性仿真根据磁流变液减振器振动实验测试得到的１０组（Ｆ－ｘ）㊁（Ｆ－ｘ㊃）数据，利用最小二乘法确定了图３所示修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型［２］有关参数，其具体值如下：αａ＝１３３Ｎ／ｃｍ，αｂ＝６６０Ｎ／ｃｍ㊃Ｖ，ｃ０ａ＝２０Ｎ㊃ｓ／ｃｍ，ｃ０ｂ＝３ ３Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｎ＝２，Ａ＝２８６，γ＝３４５ｃｍ－２，β＝３４５ｃｍ－２，η＝１８０ｓ－１，ｋ０＝４４ ６Ｎ／ｃｍ，ｋ１＝４ ７５Ｎ／ｃｍ，ｃ１ａ＝２６９Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｃ１ｂ＝２ ８Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｘ０＝１３ ６ｃｍ，ｖ＝０ ５Ｖ利用公式（１）㊁（２）和（３），通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍ⁃ｕｌｉｎｋ仿真分析，其仿真流程图如图４所示㊂得到的仿真结果如图５ ８所示㊂图４㊀修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ仿真模型流程图㊃９４１㊃第９期闫占辉等：磁流变液减振器阻尼特性的仿真分析㊀㊀㊀㊀㊀由图５可知，输入电压一定时，不同输入频率对磁流变液减振器阻尼力的影响较大；由图６可知，输入电压一定时，不同输入频率对磁流变液减振器阻尼力的影响较小，磁流变液减振器阻尼力随着其速度的增大分段线性增长；由图７可知，输入频率一定时，不同输入电压对磁流变液减振器阻尼力的影响较大；由图８可知，输入频率一定时，不同输入电压对磁流变液减振器阻尼力的影响较大，磁流变液减振器阻尼力随着输入电压的增大分段线性增长㊂说明修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型可以反映磁流变液减振器位移－阻尼力和速度－阻尼力特性㊂图５㊀输入电压１Ｖ，不同输入频率时磁流变液减振器阻尼力与位移的关系图６㊀输入电压１Ｖ，不同输入频率时磁流变液减振器阻尼力与速度的关系图７㊀输入频率２ ５Ｈｚ，不同输入电压时磁流变液减振器阻尼力与位移的关系图８㊀输入频率２ ５Ｈｚ，不同输入电压时磁流变液减振器阻尼力与速度的关系３　结论根据自主设计的磁流变液减振器相关数据，建立了磁流变液减振器修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，通过Ｍａｔ⁃ｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模拟仿真，得出自主设计磁流变液减振器的位移－阻尼力和速度－阻尼力特性曲线，并进行了在不同输入电压和不同输入频率下的相关分析㊂仿真结果表明，采用修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型作为磁流变液减振器阻尼力模型，能更为准确地反映磁流变液减振器位移－阻尼力和速度－阻尼力特性，为磁流变液减振器阻尼力的自适应控制和其工程应用奠定了基础㊂（下转第１６３页）㊃０５１㊃机床与液压第４６卷参考文献：［１］张建勋，彭祖胜，李金刚．模糊数学在机械设备故障诊断中的应用［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００６，２３（５）：４８－４９．ＺＨＡＮＧＪＸ，ＰＥＮＧＺＳ，ＬＩＪＧ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＦｕｚｚｙＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓｉｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓ［Ｊ］．ＲｏａｄＭａ⁃ｃｈｉｎｅｒｙ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２００６，２３（５）：４８－４９．［２］郭金玉，张忠彬，孙庆云．层次分析法的研究与应用［Ｊ］．中国安全科学学报，２００８，１８（５）：１４８－１５３．ＧＵＯＪＹ，ＺＨＡＮＧＺＢ，ＳＵＮＱＹ．ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅＪｏｕｒｎａｌ，２００８，１８（５）：１４８－１５３．［３］张吉军．模糊层次分析法（ＦＡＨＰ）［Ｊ］．模糊系统与数学，２０００，１４（２）：８０－８８．ＺＨＡＮＧＪＪ．ＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔｉｃａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＦｕｚｚｙＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，２０００，１４（２）：８０－８８．［４］王化吉，宗长富，管欣，等．基于模糊层次分析法的汽车操纵稳定性主观评价指标权重确定方法［Ｊ］．机械工程学报，２０１１，４７（２４）：８３－８９．ＷＡＮＧＨＪ，ＺＯＮＧＣＦ，ＧＵＡＮＸ，ｅｔａｌ．ＭｅｔｈｏｄｏｆＤｅｔｅｒｍｉ⁃ｎｉｎｇＷｅｉｇｈｔｓｏｆＳｕｂｊｅｃｔｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＩｎｄｅｘｅｓｆｏｒＣａｒＨａｎ⁃ｄｌｉｎｇａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，４７（２４）：８３－８９．［５］宾光富，李学军，李萍．一种构建机械设备健康状态评价指标体系的方法研究［Ｊ］．机床与液压，２００７，３５（１２）：１７７－１７９，１８２．ＢＩＮＧＦ，ＬＩＸＪ，ＬＩＰ．ＡＮｅｗＭｅｔｈｏｄｔｏＥｓｔａｂｌｉｓｈＩｎｄｅｘＳｙｓｔｅｍｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＨｅａｌｔｈｙＳｔａｔｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２００７，３５（１２）：１７７－１７９，１８２．［６］胡静波，庆光蔚，王会方，等．基于模糊层次综合分析法的桥门式起重机分级评价［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１４，１０（１）：１８７－１９２．ＨＵＪＢ，ＱＩＮＧＧＷ，ＷＡＮＧＨＦ，ｅｔａｌ．ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＥｖａｌ⁃ｕａｔｉｏｎｏｆＢｒｉｄｇｅａｎｄＧａｎｔｒｙＣｒａｎｅｓＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔ⁃ｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１０（１）：１８７－１９２．［７］宾光富，李学军，ＤＨＩＬＬＯＮＢａｌｂｉｒ－Ｓ，等．基于模糊层次分析法的设备状态系统量化评价新方法［Ｊ］．系统工程理论与实践，２０１０，３０（４）：７４４－７５０．ＢＩＮＧＦ，ＬＩＸＪ，ＤＨＩＬＬＯＮＢａｌｂｉｒ－Ｓ，ｅｔａｌ．ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍＥｖａｌｕａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔＳｔａｔｅＵｓｉｎｇＦｕｚｚｙａｎｄＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ－Ｔｈｅｏｒｙ＆Ｐｒａｃｔｉｃｅ，２０１０，３０（４）：７４４－７５０．［８］徐格宁，左荣荣，杨恒，等．基于模糊层次分析的门座起重机回转机构状态综合评价［Ｊ］．安全与环境学报，２０１２，１２（１）：２３４－２３７．ＸＵＧＮ，ＺＵＯＲＲ，ＹＡＮＧＨ，ｅｔａｌ．ＯｎｔｈｅＳｔａｔｅＣｏｍｐｒｅ⁃ｈｅｎｓｉｖｅＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒＳｌｅｗｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｏｒｔａｌＳｌｅ⁃ｗｉｎｇＣｒａｎｅＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡＨＰ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１２，１２（１）：２３４－２３７．［９］马怀祥，王霁红，门汝斌，等．基于虚拟仪器的盾构机振动检测系统［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１０，２７（８）：６９－７２．ＭＡＨＸ，ＷＡＮＧＪＨ，ＭＥＮＲＢ，ｅｔａｌ．ＶｉｂｒａｔｏｒｙＤｅｔｅｃｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｆＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＩｎ⁃ｓｔｒｕｍｅｎｔ［Ｊ］．ＲｏａｄＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｚａ⁃ｔｉｏｎ，２０１０，２７（８）：６９－７２．［１０］巩在武，刘思峰．模糊判断矩阵的特征向量排序方法［Ｊ］．运筹与管理，２００６，１５（４）：２７－３２．ＧＯＮＧＺＷ，ＬＩＵＳＦ．ＥｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＰｒｉｏｒｉｔｉｅｓｏｆＦｕｚｚｙＪｕｄｇｍｅｎｔＭａｔｒｉｘ［Ｊ］．ＯｐｅｒａｔｉｏｎｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２００６，１５（４）：２７－３２．（责任编辑：卢文辉）（上接第１５０页）参考文献：［１］周云著．磁流变阻尼控制理论与技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７：７１．［２］ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＤＹＫＥＳＪ，ＳＡＩＮＭＫ．ＰｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｆｏｒＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃａｌｓ，１９９７（３）：２３０－２３８．［３］何亚东，黄金枝，何玉敖．智能磁流变（ＭＲ）阻尼器半主动控制的研究［Ｊ］．振动工程学报，２００３，１６（２）：１９８－２０２．ＨＥＹＤ，ＨＵＡＮＧＪＺ，ＨＥＹＡ．ＳｔｕｄｙｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｎｔｅｌｌｉ⁃ｇｅｎｔＳｅｍｉ⁃ａｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎＭＲＤａｍｐｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，１６（２）：１９８－２０２．［４］ＤＹＫＥＳＪ，ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＳＡＩＮＭＫ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒｓｆｏｒＳｅｉｓｍｉｃＲｅ⁃ｓｐｏｎｓｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒＳｔｒｕｃｔ，１９９６，５（５）：５６５－５７５．［５］闫占辉，关铁鹰，李力强，等．一种新型磁流变液减震器：中国，２０１０２０２８３５８５．Ｘ［Ｐ］．２０１１－０１－２６．［６］ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＤＹＫＥＳＪ，ＳＡＩＮＭＫ．ＰｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆａＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎ⁃ｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，１９９７，１２３（３）：２３０－２３８．［７］闫占辉，李晓冬，贺会超．一种新型汽车磁流变液减振器的设计［Ｊ］．机床与液压，２０１４（１７）：１１９－１２２．ＹＡＮＺＨ，ＬＩＸＤ，ＨＥＨＣ．ＤｅｓｉｇｎｆｏｒａＮｅｗＴｙｐｅＡｕｔｏ⁃ｍｏｂｉｌｅＭＲＦＡｂｓｏｒｂｅｒ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１４（１７）：１１９－１２２．（责任编辑：卢文辉）㊃３６１㊃第９期马怀祥等：基于模糊层次综合评价法的桥门式起重机起升机构健康评价㊀㊀㊀。

基于环境的汽车减震器阻尼特性仿真分析华中科技⼤学硕⼠学位论⽂基于MATLAB环境的汽车减震器阻尼特性仿真分析姓名：赵锋申请学位级别：硕⼠专业：车辆⼯程指导教师：任卫群20070130华中科技⼤学硕⼠学位论⽂摘要随着我国汽车⼯业的快速发展，国内汽车保有量⼤幅增加，⽤户和⽣产商对汽车的平顺性和操纵稳定性的要求⽇益严格。

⽽减震器对这些特性有着极其重要的影响，它能有效的使振动迅速衰减——振幅迅速减⼩，起到减震作⽤，改善汽车⾏驶平顺性和操纵稳定性。

减震器的性能好坏则是通过它的阻尼特性反映出来的，在设计和⽣产时阻尼特性是重要的指标。

⽽我国的减震器设计和⽣产能⼒⽬前仍然很低，⼤量的技术均来源以国外，加上传统的阻尼特性是通过试验得到，需要耗费⼤量⼈⼒，财⼒和时间，故为能提⾼国内减震器设计⽔平并降低试验成本的减震器阻尼特性的仿真就成了⼀项⼗分重要⽽且紧迫的研究课题。

⽬前，国外对减震器阻尼仿真的建模⽅法和计算展开了⼤量的研究⼯作，国内学者也逐步进⼊了该领域，通过不懈努⼒积累了⼤量经验，并取得了⼀定成绩，使得国产减震器的设计和⽣产⽔平逐步提⾼。

本研究就是在这种背景下采⽤系统仿真⽅法以计算功能强⼤的MATLAB软件为基础，⾃⾏建⽴了汽车减振器的详细模型进⾏仿真研究。

由于减震器的阻尼特性有着很强的⾮线性，为了准确反映其真实情况，建⽴的物理模型是以集总参数为主，局部结合分布参数的混合模型。

模型能反映减振器的详细物理结构，如考虑油液特性影响、阀⽚刚度影响、摩擦⼒影响等。

然后进⼀步建⽴了数学模型，并在MATLAB环境下编写程序。

仿真经试验校验，阻尼特性计算精度达90％，精度能满⾜实际⼯程问题的需要。

最后利⽤MATLAB/GUI进⾏⼆次开发形成⼀套操作简单并能进⾏参数化建模和仿真分析的软件系统，最终在汽车减振器设计过程中形成⼀套阻尼特性研究的系统完整的⽅法。

整个减震器仿真系统能对减震器设计和⽣产起到较⼤的指导作⽤，特别是对于⼀些关键阀⽚和孔对阻尼特性的影响有准确的反映，减少了设计，开发和试验的时间及成本。