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。     

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。     

磁流变减振器魔术公式模型在悬架控制中的应用

基于某款磁流变减振器特性实验数据，辨识了磁流变减振器魔术公式模型的各项参数，模型误差在8%以内。在适当简化磁流变减振器魔术公式模型的条件下，通过直接逆推得到磁流变减振器魔术公式逆模型。仿真中，磁流变减振器魔术公式正、逆模型实现加速度驱动阻尼控制策略期望阻尼力的误差平均值为3.67%。台架实验中，磁流变减振器魔术公式逆模型的应用使车身加速度降低了6.27%，实现了加速度驱动阻尼控制策略的控制效果。磁流变减振器魔术公式模型在半主动控制悬架系统仿真及台架实验中的成功应用对磁流变半主动悬架控制系统的研究有较强的实际意义。     

炭黑填充橡胶复合材料动态力学性能和生热预报

基于应变放大因子的概念,对炭黑填充橡胶的动态力学性能和在不同外载条件下的生热性能作了分析预报。对非均一橡胶复合部件或混炼不充分导致炭黑分散不均匀胶料的生热性能和动态模量进行了研究。用两种材料并联而成的复合材料模型说明了炭黑分散度对橡胶性能的影响。结果表明,随着炭黑分散度的提高,动态模量和滞后损失都下降,并且趋于炭黑完全分散时的值。还对复合部件在不同我上的生热情况和动态性能作了比较。     

炭黑填充橡胶复合材料动态力学性能和生热预报

基于应变放大因子的概念,对炭黑填充橡胶的动态力学性能和不同外载条件下的生热性能作了分析预报。对非均一橡胶复合部件或混炼不充分导致炭黑分散不均匀胶料和生热性能和动态模量进行了研究,用两种材料并联而成的复合材料模型说明了炭黑分散度对橡胶性能的影响。结果表明,随着炭黑分散度的提高,动态模量和滞后损失都下降,并且趋于炭黑完全分散时的值。还对复合部件在不同外载条件下的生热情况和动态性能作了比较。     

基于刚柔耦合环模型的轮胎均匀性建模与分析

轮胎在生产制造过程中会不可避免地产生结构、材料、质量分布等不均匀问题。汽车即使在平稳路面上行驶,轮胎的不均匀性也会引起轴力的波动,并且轴力的高阶谐波还可能引发车辆内部的噪声问题。本研究基于刚柔耦合环模型,提出了一个用于分析轮胎几何不均匀导致的动态响应的理论模型。该模型考虑了径向尺寸偏差的影响,得到了不同垂向负荷下轮胎与路面接触压力分布和接地印痕长度,进而分析了轴头纵向力和径向力的波动,并利用试验数据进行了验证。结果表明,建立的模型可以很好地描述轮胎几何不均匀性对其受力的影响,并预测低速时径向尺寸偏差对径向力波动的影响。     

一种车用膜式空气弹簧有效面积的预测方法

空气弹簧帘线-橡胶复合材料结构具有刚度可变、轻量化、高度可调、隔振效果好等优势,在汽车“新四化”的发展趋势下,车用空气弹簧力学成为学术和工程研究热点。但其受力的“有效面积”这一重要参数还未建立完善理论模型。结合复合材料力学特性与几何学特征,提出一种车用膜式空气弹簧有效面积理论分析与预测方法。给出了空气弹簧有效面积理论预测表达式,体现了空气弹簧气囊内压强、空气弹簧高度等因素对有效面积的综合影响。利用力学综合实验台架设计实验,对某型号空气弹簧进行有效面积测量,实验结果与理论分析的对比显示在实验测量的范围内,理论预测的有效面积误差在1%以内,表明了这种理论分析方法的合理性。这种方法对进行有效面积的预测、空气弹簧的准确建模及进一步进行高精度的车高控制具有一定的指导意义。      

基于双死区设计的空气悬架高度滑模控制方法

该文提出了一种双死区设计,运用滑模控制理论,对空气悬架的高度进行精确控制。创新点包括:区别于传统的气体多方变化假设模型,提出了基于热力学分析,利用温度-压强双控制方程建立的高精度非线性空气弹簧气室模型;提出空气悬架高度控制的双死区设置方法,通过大、小2个死区套合以提升控制精度,减少了单死区设置容易出现的振荡现象;运用滑模变结构控制理论,提出一种结合系统动力学特性、形式较简且受路面扰动和系统动力学参数变化影响较小的控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真验证了高精度空气弹簧动力学模型和双死区设置的滑模控制策略的有效性。     

智能轮胎的垂向力预测应用研究

选用MEMS加速度传感器搭建智能轮胎的硬件测试系统,并利用该系统实现对轮胎垂向力的预测。为了获取各种工况下的智能轮胎传感器数据,同时对预测算法进行验证,分别进行了转鼓台架试验和实车试验。结果表明,基于智能轮胎的垂向力预测算法具有较高的精度,可以满足工程应用要求。