汽車磁流變脂碰撞緩沖器的結構優(yōu)化研究.pdf

1、為提高汽車的碰撞吸能水平，提升汽車的安全性能，減少碰撞事故中的人員傷亡，人們進行了大量的研究，并提出了漸進壓潰式、液壓阻尼式、氣囊式等諸多被動式吸能方法。面對汽車碰撞安全標準的不斷提高，汽車吸能區(qū)長度的限制，以及車—車碰撞質量相容性與剛度相容性等一系列問題，這些被動式的緩沖吸能方法表現出了極大的局限性。具有剛度、阻尼可調節(jié)特征和高效的吸能特性的智能緩沖器將是未來智能緩沖系統(tǒng)的發(fā)展方向。基于磁流變技術研發(fā)的磁流變阻尼器具有阻尼力可調節(jié)、響

2、應速度快、結構簡單、能耗低等特點，磁流變技術的日益成熟以及在沖擊載荷下的應用研究的不斷深入，為汽車碰撞安全的研究提供了新的方向和可能性，磁流變技術在汽車碰撞安全領域的應用研究具有重要的學術價值和現實意義。本文根據汽車碰撞緩沖吸能的要求以及磁流變技術的特點，提出了基于磁流變技術多級通道磁流變脂碰撞緩沖器的設計和結構優(yōu)化方法。本文主要的研究工作如下:
　　(1)從汽車碰撞安全研究現狀的背景出發(fā)，根據汽車碰撞安全的要求和磁流變技術的特點

3、，提出了基于流動式工作模式的多級通道磁流變脂碰撞緩沖器的設計方案。
　　(2)根據材料彈塑性力學知識，從理論上推導了受軸向載荷壓縮時，彈性變形階段以及塑性變形階段波紋管抗力計算公式。以流變學、電磁學為理論依據，結合緩沖器的具體結構、工作原理以及磁流變脂的特性，推導了基于Bingham流體本構模型和平行平板流動模式的通道阻尼力理論計算公式，并分析了通道各結構尺寸對其阻尼力的影響。
　　(3)根據汽車碰撞的特點以及緩沖器的結構，

4、設計了落錘式沖擊試驗系統(tǒng)。對波紋管進行沖擊試驗，分析了波紋管的變形情況以及位移時間流程、抗力時間歷程、抗力與位移的關系。
　　(4)以推導的理論計算公式為依據，根據波紋管剛度最小化、壓縮量最大化、通道阻尼力可調系數最大化的優(yōu)化目標以及緩沖器工作強度要求，借助MATLAB優(yōu)化工具箱對緩沖器結構尺寸進行了優(yōu)化設計。
　　(5)利用ANSYS軟件分別對優(yōu)化前后的波紋管進行了動力學仿真，對通道進行了流體力學仿真，對比了優(yōu)化前后波紋管