汽车磁流变脂碰撞缓冲器的结构优化研究

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1、分类号U463.99单位代码10618密级学号2120114011硕士学位论文汽车磁流变脂碰撞缓冲器的结构优化研究研究生姓名：吴春江导师姓名及职称：简晓春教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称交通运输工程论文提交日期2015年4月20日二级学科名称载运工具运用工程论文答辩日期2015年6月4日2015年6月10日StudyonStructureOptimizationofMagneto-rheologicalGreaseImpactDamperforVehicleCollisionA

2、DissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuChunjiangSupervisor：Prof.JianXiaochunChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学化论文巧创性声巧本人巧宙声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧。工作巧取得的成果除文中己经注巧引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或案体己经发表或撰写过的作巧戍果。对本文的硏巧巧出重要巧献的个人巧

3、策体，巧己在文中巧确方式标巧．本人完全意巧到本离巧的法律结巧由本人承祖．学位论文作者装名：５巧方（｜年户日重庆交通大学学位论文版巧使巧巧权书本学位论文作著完全了解学校有关巧留、使巧单位论文的规定，同竞学校巧留井巧国家有关部口或机构送交论文的复巧件和电子版，允巧论文被査词巧省巧。本人授权宝庆交通大学可抖将本学位论文的全部巧容编入有关数巧库进行检索，可巧采用影印、缩巧或扫描等复制手段保存巧汇编本学位论支。同时授权中国科学巧术信总巧巧巧巧本人学位论丈化录到《中国学位论义全文教巧

4、库》，井进巧倍息巧务（包括但不限于汇编、复削、发巧、信息网络传播等）．同时本人保留在其化幾体发表论文的权利，表学位论文作：瑪若夺解Ｗ签名；勾Ｗ日期巧＾＾年／月日日期月／分日／身／／本人同息巧本学化论文提交至中国学术期刊（光盘肢）电子杂．去ｔｔＣＮＫＩ系巧巧据库中全文发布，并按＜中困优巧巧硕±学位论文金文数巧巧出巧章程》规巧享受相关巧益．＾於吗旅学位论文倘签名：贫《指导獅終曰巧抑／月八曰曰期：又脅年／月作曰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

5、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

6、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

7、，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

8、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。关键词：汽车碰撞，磁流变缓冲，阻尼特性，结构优化，仿真分析IABSTRACTInordertoimprovethelevelofcrashenergyabsorptionofcarandthesafetyperform