电机驱动的ABS/TCS的建模仿真

针对高性能电动汽车加速到指定车速过程较慢且车轮打滑的问题,利用双三相永磁同步电机的低压大功率的高性能控制,设计出双三相永磁同步电机TCS/ABS控制系统。首先建立双三相永磁同步电机动力模型和1/4车辆模型,然后分别基于PID控制和模糊控制策略,通过车身速度是否达到目标车速来确定理想滑移率值,最后将此值作控制目标,设计了电动汽车TCS/ABS的闭环控制系统。运用MATLAB/Simulink构建了仿真模型并进行验证,结果表明,控制系统启动时低速阶段能实现滑移率的目标控制,同时能有效避免轮胎打滑,实现高性能电动汽车的短时间快速启动到指定车速巡航,且模糊控制效果更好。     

电控机械式变速箱换档过程迭代学习控制

电控机械式变速箱(Electrical mechanical transmission, EMT)的换档过程是一个复杂的非线性多刚体动力学过程。由于系统建模困难,不确定性大,采用传统的控制算法往往无法得到满意的控制效果,从而极大地限制了换档过程控制方法的发展。针对这些问题,分析了换档过程的特性,将整个换档过程视为重复性过程,提出采用迭代学习控制的方法来优化换档过程。为此,采用未知输入观测器对换档阻力进行估计;然后设计线性状态反馈控制器得到初始控制输入;进而引入迭代学习控制方法来补偿控制误差,并且考虑了迭代学习过程中期望轨迹的设置,以得到良好的换档控制效果;最后,通过台架试验验证了算法的可行性和有效性。     

基于裂纹形核理论的橡胶制品疲劳研究

橡胶制品通常处于周期载荷作用下,疲劳破坏是制约其使用寿命的关键因素。目前橡胶制品的多轴疲劳寿命预报仍是橡胶工业的一个亟待解决的难题,开裂能理论不仅能解释橡胶的单轴疲劳和多轴疲劳的差异,同时以简单材料实验表征多轴载荷作用下橡胶的疲劳特性,减少了橡胶疲劳表征的时间和难度,兼顾了断裂力学方法和S-N曲线法的优点。本文基于开裂能理论,对空气弹簧橡胶支座进行疲劳分析与改进,仿真结果与实验结果吻合良好,表明基于开裂能量理论的橡胶疲劳仿真方法不仅能有效预测处于复杂多轴载荷作用下橡胶构件的疲劳寿命,同时还能获取疲劳裂纹临界开裂平面和开裂方向。     

三向编织复合材料拉伸强度研究

在细、宏观结合的基础上研究了三向编织复合材料的拉伸强度。首先,对实际编织结构进行恰当的几何简化;其次,建立材料的细观力学理论分析模型;最终,借助于商用有限元分析软件成功实现了编织复合材料的拉伸强度仿真分析。计算结果得到了试验的验证。在此基础上,研究了编织几何参数(编织角和轴向纤维束与编织向纤维束大小之比)对于编织复合材料拉伸强度性能的影响。分析方法对研究编织复合材料结构力学具有重要的参考价值。     

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。     

对流作用下镁合金凝固组织演变的数值模拟

基于改进元胞自动机模型和流场传输模型,模拟对流作用下的镁合金等轴晶和柱状晶组织演变过程。采用改进元胞自动机模型模拟具有密排六方结构的镁合金的枝晶生长;采用投影法求解流场传输模型耦合质量守恒方程、动量守恒方程和溶质扩散方程。不仅模拟了镁合金中单枝晶、多枝晶和柱状晶在对流作用下的生长规律,还对不同入流速度下枝晶凝固前沿的溶质分布进行定量分析。模拟结果表明:迎流端枝晶生长较快,二次枝晶臂较为发达;背流端生长缓慢,二次枝晶臂较细小或没有二次晶臂。对流作用还会改变等轴枝晶扩散层的分布,在背流端扩散层呈拖曳特性。因此,对流作用对镁合金凝固组织的演变有重要影响。     

带阀消声器阀体开度变化的声学特性分析及应用

低频阶次噪声对排气噪声声品质有着重要的影响,带阀消声器成为消除排气低频噪声的手段之一。对带阀消声器进行试验分析和三维数值仿真,发现随着阀体开度的增加,共振器的共振频率向高频移动。进一步从实际带阀消声器结构中提取出一种可调声质量抗共振器子结构单元,采用三维数值方法和集总阻抗传递矩阵模型计算出不同开度下的阀体结构的声质量抗,建立共振器的集总阻抗模型。结果显示,阀体开度变化改变了共振器的声质量抗,而声质量抗是影响共振频率的关键因素,揭示出带阀消声器消除低频阶次噪声的机理。将带阀消声器和对比消声器进行实车测试。结果表明,带阀消声器起到跟踪消减低频阶次噪声的作用。     

轮胎近场噪声与远场噪声的相关性研究

采用自开发轮胎半消声室混合噪声试验方法,将不同花纹类型试验轮胎依次安装在测试车辆右前轮位上,利用转鼓驱动测试轮胎,并利用放置在待测轮胎一侧的距轮胎接地中心1m、呈半圆形放置的9个传声器获取轮胎的近场噪声数据;利用放置在同侧但距离轮胎接地中心线7.5m、呈直线放置的5个传声器获取轮胎的远场噪声数据。相关性分析表明,60°位置处传声器测得的近场噪声与远场噪声之间的相关性最高,且两者之间的数值关系符合点声源的衰减规律,平均绝对误差不超过1dB。该相关性模型为用轮胎的室内近场噪声预测远场噪声提供了理论数据,使室内近场试验部分替代远场试验成为可能。     

圆管带式输送机最佳悬垂度研究

建立复杂圆管带式输送机的有限元模型,提出长距离管带机悬垂度分析的代表性单元法,并试验研究管带机胶带的力学特性。仿真模拟了管带机在给定张力和物料密度条件下的变形、应力和悬垂度,据此分析托辊间距对悬垂度的影响,并考虑实际的约束条件,确定了某管带机项目的最佳悬垂度。     

炭黑增强橡胶复合材料的大变形细观力学模型

为考察炭黑对橡胶复合材料超弹性力学行为的影响,首先,利用不同填充体积分数的炭黑增强橡胶复合材料的准静态力学试验数据,对现有的基于均质化方法的"变形放大"细观力学模型的大变形表征能力进行了评估。其次,在此基础上提出了新的"第一不变量放大"关系,并获得了较为合理的预测结果。最后,利用随机序列吸附算法建立了较接近材料真实细观结构的球形颗粒填充数值模型,进行了大变形情况下的三维数值模拟;为考察颗粒聚集效应的影响,还设置了颗粒均匀随机分布和团聚随机分布两种形式。计算结果与试验数据的对照表明:提出的三维细观数值模型已经能在一定程度上预测填充橡胶的大变形宏观力学行为,且颗粒团聚随机分布模型的预测能力更好一些。试验结果验证了该模型的合理性,所建模型为进一步的相关研究提供了参考。