【正文】 主動減振懸架系統(tǒng)的移頻控制理 論。 10 3) 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的主動控制理論 (1) 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的移頻控制理論 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的 移頻控制 的目標是調(diào)整磁流變智能彈簧 的頻率和減振對象的振動主頻率之間的關系，以達到在較寬頻帶內(nèi)控制振動的目的和最佳的減振效果。(c) 研究通過改變外加磁場，使剛度及結(jié)構(gòu)參數(shù)具有良好的動態(tài)特性。此理論體系可根據(jù) 汽車主動減振懸架系統(tǒng) 各元件參數(shù)及環(huán)境特征，定量得出其性能的動態(tài)化表現(xiàn)以及各環(huán)節(jié)的振動特征。在拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡系統(tǒng)動力學的系統(tǒng)性描述中，網(wǎng)絡系統(tǒng)動力學的外力場可以看成系統(tǒng)的輸入，而系統(tǒng)動力學的輸出表述為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的響應結(jié)果，磁場力的反饋可以對系統(tǒng)進行調(diào)控，同 時，可以建立網(wǎng)絡系統(tǒng)動力學控制的基本框架。在研究連續(xù)介質(zhì)力學的無網(wǎng)格9 法中，用一點和鄰近周圍的覆蓋來描述基函數(shù)?；谌说纳韺W、心理學和行為科學的汽車的乘員舒適度評價理論和實驗方法可以完整的解決乘員舒適度評價問題。為此，我們可以借鑒其中的一些概念進行基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng) 的研究。運用隨機無網(wǎng)格方法模擬磁流變液與磁流變彈性體在磁場、磁性顆粒、基體和各種添加劑等條件變化時的物理與力學機理，并獲得相關的物理和力學等材料的設計參數(shù)。 擬解決的關鍵科學問題 1） 磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)與汽車的結(jié)構(gòu)及環(huán)境的動態(tài)性能匹配設計， 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的動力學綜合設計。研究磁流變智能彈簧的宏觀靜動態(tài)力學性能測試，闡明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與力學參數(shù)的關系。為此，我們需要研究 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的多場、多態(tài)、多過程的耦合動力學理論，得到其動力學模型、進行計算機仿真，研究 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)與汽車的結(jié)構(gòu)及環(huán)境的動態(tài)性能匹配設計，從而進行 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的動力學綜合設計。 6 參考文獻 [1]盧秀首 , 喬秀穎 , 楊濤等 . 磁流變彈性體的制備與應用研究進展 . 磁性材料及器件 , 20xx, 42(6): 16. [2]王宇飛 , 何琳 . 磁流變彈性體的研究現(xiàn)狀及工程應用 . 材料科學與工程學報 , 20xx,(4): 633636. [3]丁志華 , 游世輝 . 磁流變彈性體橡膠空氣彈簧的結(jié)構(gòu)設計 . 機械設計與制造 . 20xx, (10): 1718. [4]游仕平 ,鐘喜春 ,游世輝 等 . NR/SBR 并用橡膠基磁敏橡膠的制備及性能的研究 . 彈性體 . 20xx, 20(1): 14. [5]游仕平 , 游世輝 , 曾德長 . 尼龍簾線增強 NR/SBR 并用膠基磁敏橡膠的磁流變效應及其力學性能 . 機械強度 . 20xx, 34(3): 333337. [6]游世輝 等 . 磁流變彈性體橡膠空氣彈簧 . 中國 . . . [7]游世輝 等 . 一種磁流變液壓橡膠彈簧 . 中國 . . . [8]游世輝 等 . 一種磁流變液壓橡膠空氣彈簧 .中國 . ZL . . [9]國家自然科學基金委，中國科學院 . 未來 10 年中國學科發(fā)展戰(zhàn)略 . 北京 : 科學出版社 . 20xx. [10]于學華，彭來森 . 汽車磁流變懸架技術進展 .新技術新工藝 .20xx. [11]王芳 . 德爾福推出新型磁流變液動力總成懸置系統(tǒng) . 中國工業(yè)報 . 20xx. 2. 項目的研究內(nèi)容、研究目標 , 以及擬解決的關鍵科學問題。該系統(tǒng)將磁流變液密封在懸架系統(tǒng)橡膠主體的空腔中 , 并于 20xx 年應用在了保時捷公司的車輛上。 奧迪公司最新 TT跑車采用美國德爾福公司開發(fā)的 MagneRide半主動懸架。 美國維吉尼亞工學院車輛動力學高級實驗室 (AVDL)利用 Lord公司提供的磁流變阻尼器設計了半主動控制系統(tǒng)，并在 Volvo VN重型卡車和 Future car轎車的懸架上進行了道路試驗。 美國 Lord 公司是世界上最大的磁流變液供應商，也是磁流變技術商業(yè)開發(fā)的先驅(qū)，其工程技術人員開發(fā)了一種汽車磁流變半主動座椅懸架系統(tǒng) Motion Master，并申請了專利。國家自然科學基金 “十二五 ”發(fā)展規(guī)劃中， “復雜機電系統(tǒng)的功能原理與集 成科學 ” 被列為重點領域。 磁流變橡膠空氣彈簧、磁流變液壓橡膠彈簧和磁流變液壓橡膠空氣彈簧等基于磁流變技術的智能彈簧可以廣泛應用于航空、航天、汽車、火車、艦船、機械和土木工程等領域。 將普通的橡膠空氣彈簧與磁流變液壓橡膠彈簧相結(jié)合，并在適當?shù)奈恢门渲每勺兓耐饧哟艌?，可以制造出磁流變液壓橡膠空氣彈簧（申請人等， 20xx) [8]。 4 將普通的橡膠空氣彈簧與磁流變液相結(jié)合，并在適當?shù)奈恢门渲每勺兓耐饧哟艌?，可以制造出磁?變液壓橡膠彈簧（申請人等， 20xx) [7]。 為了提高磁流變彈性體的力學性能， 游仕平和申請人等（ 20xx, 20xx）使用天然橡膠和合成橡膠 混合的并用橡膠，并在基體中加入短纖維和尼龍簾線來使材料達到可實用化的機械性能 [4] [5]。 目前，磁流變液和相關器件已經(jīng)在機械工程、航空航天、精密加工、汽車工業(yè)、建筑工程等領域得到了廣泛的應用。 或結(jié)合國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中迫切需要解決的關鍵科技問題來論述其應用前景。 2） 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的動力學模型及動態(tài)性能匹配設計。 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的應用技術研究 Research on the application technology of automobile active vibration control suspension system based on magorheological intelligent spring 湘潭大學土木工程與力學學院 游世輝 (按國家自然科學基金項目申請書編寫）1 摘 要 磁流變材料主要包括磁流變液、磁流變泡沫和磁流變彈性體等，基于磁流變技術，可以開發(fā)出 磁流變阻尼器和磁流變智能彈簧等器件。本項目主要研究： 1） 磁流變智能彈簧 的多學科設計與優(yōu)化， 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的集成設計。 2 Abstract Magorheological materials mainly include magorheological fluids, magorheological foams and magorheological elastomers, based on magorheological technology, and the device such as the magorheological damper and the magorheological intelligent spring can be developed. The general active vibration control system should control realtime stiffness, damping and height (displacement), but the suspension system of automobile are mainly concentrated in the semiactive suspension system adjusting damping based on magorheological damper. Therefore, we hope to develop an active vibration control suspension system of adjusting stiffness, damping and the height of the automobile integrated magorheological intelligent spring and damper. The project mainly studies： 1) multidisciplinary design and optimization of the magorheological intelligent spring, and the integrated design of active suspension system of automobile based on magorheological intelligent spring. 2) the dynamic model and the matching design of the dynamic performance of active suspension system of automobile based on magorheological intelligent spring. 3)the frequency shift control theory of active vibration control suspension system of automobile based on magorheological intelligent spring, and active control strategy for hybrid frequency control and damping regulation of active suspension system of integrated magorheological intelligent spring and damper of automobile. 4)the experiments and application techniques of the active suspension system of automobile and the magorheological intelligent spring. 3 報告正文 （一）立項依據(jù)與研究內(nèi)容（不超過 10000 字） 1. 項目的立項依據(jù)（研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析 ,需結(jié)合科學研究發(fā)展趨勢來論述科學意義 。磁流變材料由于具有在外部磁場作用下流變性能急劇變化的機電耦合特性和其它相關的高技術特征，且 其響應速度快、可逆性好，以及可以通過調(diào)節(jié)磁場大小來控制材料的力學、電學、磁學等性能連續(xù)變化的特點，近年來磁流變材料在航空航天、車輛、機械、建筑和振動控制等領域顯現(xiàn)出廣泛的應用前景。 磁流變彈性體材料具有許多潛在的應用，如變剛度軸襯、可調(diào)吸振器和阻尼器、減噪系統(tǒng)、隔振器、沖擊緩沖器、磁流變彈性體夾層梁、梁式吸振器和傳感器 [1] [2]和磁流變（彈性體）橡膠空氣彈簧 [3] 等。在外加磁場和控制系統(tǒng)失效時，可保持一般普通橡膠空氣彈簧的正常工作。在外加磁場和控制系統(tǒng)失效時，可保持一般普通液壓橡膠彈簧的正常工作。在外加磁場和控制系統(tǒng)失效時，可保持一般普通液壓橡膠空氣彈簧的正常工作。國家 “十二五 ”科學和技術發(fā)展規(guī)劃包括 “新能源汽車 ”， “現(xiàn)代交通技術 ”和 “高端裝備制造 ”。 下面，我們綜合分析國內(nèi)外基于磁流變技術的 汽車主動和半主動懸架系統(tǒng)的5 應用技術的 研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) [10]。在 20xx年底特律北美國際汽車展上又向公眾展示了應用于通用公司轎車上的磁流變減振器。它利用電極來改變減震筒內(nèi)磁性粒子液體的排列形狀，控制傳感器測得電腦可在 1秒內(nèi)連續(xù)反應 1 000次，動作反應要比傳統(tǒng)通過液壓或者氣壓閥門的設計更為快速，堪稱全球動作最快、最先進的阻尼控制懸 架 系統(tǒng)。 20xx 年德爾福公司研發(fā)出了一款可調(diào)剛度磁流變液懸架系統(tǒng) [11]。從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，基于磁流變技術的智能彈簧在 汽車主動減振懸架系統(tǒng)中的應用技術 以及相關的實驗技術 的研究剛剛起步，因此，開展這方面的研究具有重要的理論和應用價值。 2) 基于磁 流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的動力學及動態(tài)性能匹配設計 對于 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)，動力學性能的優(yōu)劣7 直接影響系統(tǒng)的整體功能與性能指標，是決定系統(tǒng)能否安全、高效和和諧運行的關鍵因素。 4) 磁流變智能彈簧和 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的實驗技術研究 研究磁流變材料的磁致模量 和宏觀靜動態(tài)力學性能測試。 研究目標 發(fā)展一種可實時調(diào)控剛度、阻尼和高度（行程或車輛動態(tài)姿態(tài)）的集成基于磁流變技術的智能彈簧和阻尼器的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)。 1) 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動 減振懸架系統(tǒng)的多學科設計優(yōu)化與集成設計 (1) 磁流變智能彈簧的 設計、優(yōu)化與仿真 由于流固邊界 和動態(tài)網(wǎng)格劃分問題，有限元和邊界元會引起不良的后果，為此選擇無網(wǎng)格法會有較好的結(jié)果。 (2) 基于磁流變智能彈簧的 汽車主動減振懸架系統(tǒng)的設計、協(xié)同優(yōu)化與仿真 目前，汽車 NVH（ Noise、 Vibration、 Harshnes