基于液—固耦合有限元仿真的液阻悬置集总参数模型动特性分析

探讨应用非线性固体有限元和液-固耦合非线性有限元仿真方法预测与识别液阻悬置集总参数模型的主要参数(如上液室的体积刚度和等效活塞面积、惯性通道中的液体和解耦板及其附连液体的惯性系数与流量阻尼系数等)的分析方法。在此基础上，利用集总参数分析模型对一种轿车用液阻悬置的动特性进行计算分析。数值预测结果与实测结果或近似解析计算结果的对比分析表明，基于液-固耦合有限元仿真方法的液阻悬置集总参数模型动特性分析技术是可行、有效的，其预测结果精度特性满足工程要求。应用这种方法，可以在液阻悬置的设计开发阶段较精确地预测产品的性能和进行优化设计，有利于提高产品设计质量、缩短开发周期。     

可变解耦膜刚度半主动液阻悬置研究

分析一种新型的可变解耦膜刚度半主动液阻悬置的基本结构,测试其动特性。基于工程流体力学相关理论,建立与结构几何相关联,既能分析外特性、又能分析内特性的非线性集总参数模型。基于储能动刚度不动点的参数识别方法,对其空气室封闭与接通大气两种状态下的上液室体积刚度和橡胶主簧等效泵液活塞面积进行参数识别,结果表明两种状态因解耦膜刚度不同而显著改变上液室体积刚度。对所建模型进行动特性分析,经与试验结果对比,二者吻合良好,验证了模型的合理性和参数的正确性。在此基础上,建立单质量-半主动液阻悬置的隔振系统模型,对低频、高频及冲击等典型工况进行隔振性能仿真,基于力传递率探讨典型工况下系统的隔振性能,提出可变解耦膜刚度半主动液阻悬置的控制方式,对半主动液阻悬置的开发以及汽车动力总成的隔振降噪具有指导意义。     

三代液阻悬置非线性动特性的试验研究及其参数识别方法

目前液阻悬置是性能最佳的被动式隔振器,它是汽车动力总成隔振悬置设计开发的首选方案。以第三代液阻悬置为基础,通过对惯性通道的改造以及不同液力机构的组合,系统地研究了惯性通道、解耦膜、节流盘等液力机构以及惯性通道长度及其入口局部损失对液阻悬置动特性的影响规律,揭示了不同液力机构的工作原理以及三代液阻悬置动特性之间的继承和发展关系,为液阻悬置的设计选型提供了直观的依据,并证明了理论分析的正确性。基于动特性试验结果与理论分析结果高度一致的事实,针对液阻悬置动特性的变化特点,提出了识别上液室体积刚度以及橡胶主簧等效泵液活塞面积的新方法,该方法可以有效克服测试误差的影响,原理简单、结果可靠;可以在常规的动特性试验机上进行试验,无需设计复杂的液压试验台。     

液阻悬置非线性动特性及其参数识别方法

对通道长度不同的惯性通道式液阻悬置的动特性进行试验研究,首次从试验上揭示出惯性通道式液阻悬置在不同幅值位移激励下的频变动特性所具有的不动点特性.基于工程流体力学的相关理论,建立集总参数与液力机构结构几何相关联的液阻悬置非线性集总参数模型,得到动特性的解析解.首次从理论上揭示出惯性通道式液阻悬置在不同幅值位移激励下其储能动刚度存在的不动点.理论与试验揭示的不动点现象高度一致,从而证明非线性集总参数模型的有效性及其分析结论的正确性.鉴于理论分析与试验结果高度一致的事实,结合储能动刚度的不动点以及高频储能动刚度趋于定值的特性,发展了基于非线性集总参数模型的参数识别的新的理论和方法,其原理简单、结果可靠且经济省时.     

空气阻尼悬置非线性动态特性建模与仿真

由于空气阻尼悬置为汽车动力总成等系统的隔振元件,其性能与成本介于橡胶悬置与液阻悬置之间,以一典型空气悬置为研究对象,建立了动力学特性仿真分析的集总参数非线性模型。对其动特性进行了数值仿真,并与实验值进行了对比分析,结果证明了所建立模型的正确性。对影响空气悬置动特性的各因素进行了趋势研究,揭示了节流孔直径、节流孔长度、初始体积、激励振幅与绝热指数等因素对空气悬置特征参数的影响规律,其中减小节流孔直径可显著提高空气悬置阻尼。此研究的建模与仿真方法有助于空气悬置产品的设计与开发。     

发动机液压悬置动态特性研究分析

分析了发动机液压悬置的基本结构和特性。通过实验测试了某车动力总成液压悬置的动刚度和阻尼特性。建立了液压悬置的集总参数的力学和数学模型,并利用ADAMS软件建立了液-固耦合的分析模型。对液压悬置的动态特性进行了仿真分析,并将仿真结果与实测结果进行对比分析。对比分析结果表明,仿真结果与试验结果比较吻合,验证了模型的实用性和可信性。     

基于特征点法的液阻悬置集总参数模型参数识别

探讨应用动态特性特征点法预测与识别液阻悬置集总参数模型主要参数的分析方法。该方法首先通过实验来得出液阻悬置动态特性特征点,运用傅里叶变换的方法对液压悬置的集总参数模型进行深入推导得到液压悬置的复刚度,然后通过建立的动态特性特征点与集总参数之间的关系求解得出集总参数的值。通过对数值预测结果与实测结果对比分析表明,基于动态特性特征点法的液阻悬置集总参数模型动特性分析技术是可行、有效的,其预测结果精确性满足工程要求。     

橡胶主簧的有限元分析及对液阻悬置性能的影响

以某一轿车发动机液阻悬置橡胶主簧为研究对象,探讨了橡胶隔振器弹性特性的有限元分析方法.主要介绍了橡胶材料本构关系的基本理论,应用ABAQUS软件建立了橡胶有限元模型分析过程,计算分析了橡胶主簧各结构参数对主簧静态和动态特性的影响规律,系统阐述了橡胶主簧的影响因素、规律及作用,进而通过对比实验分析了橡胶主簧对液阻悬置的性能影响.有关测试表明,该方法对液阻悬置的实际设计工作具有一定的理论指导作用.     

应用Volterra级数识别液阻悬置非线性阻尼参数

液阻悬置作为一种典型的非线性系统,其在不同激励下有着良好的动特性,而动特性又与悬置参数有着密切联系,所以本文基于Volterra级数理论,以惯性通道-浮动解耦盘式液阻悬置为研究对象,提出了该液阻悬置非线性阻尼滞后角和其液体阻尼机构非线性阻尼参数的识别方法,可在知道输出和部分结构参数的情况下来较为简单的获得液体阻尼机构的阻尼参数,且在一定范围的激励频率下得到的该阻尼参数识别值与实验得到的参数值之间的误差能保持在3%以内。另外由Volterra级数理论识别得到的液阻悬置阻尼滞后角已由平均法对比验证,同样表现出了较好的一致性。     

电流变液发动机悬置动特性分析及控制方法研究

对电流变液发动机悬置进行力学模型分析,推导复刚度与频率的函数关系式,对悬置的动态特性进行仿真分析.采用PD模糊控制方法对电流变液发动机悬置与车架的二自由度系统进行仿真控制.仿真分析结果说明采用PD模糊控制方法的电流变液发动机悬置的隔振性能较好.     

减振器节流阀非线性特性的有限元模拟分析

探讨汽车筒式液阻减振器节流阀非线性动态特性的有限元分析方法。利用ADINA有限元分析软件分别建立板阀型节流阀的结构动力学模型和流体动力学模型,并利用其液一固耦合分析模块,对此耦合模型进行瞬态响应分析,得到阀的非线性节流特性、阀板的动态运动响应以及节流阀内流场特性。模拟计算结果与实验结果具有较好的一致性,节流阀在工作时开度很小,液体压力场具有强不均匀性,液体对阀板的作用力也具有不均匀性,板阀型预载阀的节流特性接近于线性,节流通道在大流量下对节流阀的特性有较大影响,     

MODELING AND EXPERIMENTAL STUDY OF A PASSIVE HYDRAULIC ENGINE MOUNT WITH INERTIA AND DIRECT-DECOUPLER

To investigate the dynamic characteristics and damping theory of the passive hydraulic engine mount （PHEM）, numerical prediction is performed through lumped parameter model. System parameters, including volume compliance of the decoupler chamber, effective piston area, fluid inertia and resistance of inertia track and direct-decoupler, are identified by means of experiments and finite element method （FEM）. Dynamic behaviors are tested with elastomer test system for purpose of validating PHEM. With incorporation of inertia track and direct-decoupler, PHEM behaves effective and efficient vibration isolation in range of both low and high frequencies. The comparison of the numerical results with the experimental observations shows that the present PHEM achieves fairly good performance for the engine vibration isolation.     

NUMERICAL SOLUTION OF FLUID-STRUCTURE INTERACTION IN LIQUID-FILLED PIPES BY METHOD OF CHARACTERISTICS

Fluid-structure interaction (FSI) is essentially a dynamic phenomenon and always exists in fluid-filled pipe system. The four-equation model, which has been proved to be effective to describe and predict the phenomenon of FSI due to friction coupling and Poisson coupling being taken into account, is utilized to describe the FSI of fluid-filled pipe system. Terse compatibility equations are educed by the method of characteristics (MOC) to describe the fluid-filled pipe system. To shorten computing time needed to get the solutions under the condition of keeping accuracy requirement, two steps are adopted, firstly the time step Δt and divided number of the straight pipe are optimized, sec-ondly the mesh spacing Δz close to boundary is subdivided in several submeshes automatically ac-cording to the speed gradient of fluid. The mathematical model and arithmetic are validated by com-parisons between simulation solutions of two straight pipe systems and experiment known from lit-erature.     

含液阻悬置振动系统的时域响应计算与优化方法

给出表征液阻悬置动态特性与激振频率相关性的5参数分数导数模型,模型中的5个参数具有明确的物理意义。以一个含有液阻悬置的2自由度振动系统为研究对象,以被支撑物体的垂直位移和侧倾角的时域响应为优化目标,对液阻悬置的动态特性进行优化。计算和试验结果表明,5参数分数导数模型能较好地表征液阻悬置动态特性的频率相关性,提出的基于控制系统方框图的时域分析方法,可以用于含有液阻悬置振动系统的动态响应分析和对液阻悬置的动态特性进行优化。     

Identifying the frequency dependent material property of a hydraulic engine mount through an iterative procedure using 3D finite element modeling

Achieving very restricted noise, vibration and harshness targets in modern vehicles, makes using the hydraulic engine mount crucial. Hydraulic engine mounts have both solid and fluid media in their structures that make their dynamic behavior complex to figure out. We present a three-dimensional model of HEM with using finite element method that encompasses elastomeric material’s nonlinearity and fluid-structure-interaction. Dynamic equivalent modulus of elasticity for elastomeric material is identified through iterative model updating procedure. To do model updating, the results (here, namely, natural frequencies and frequency response function graphs) are compared with real hydraulic engine mount behavior that derived from modal tests. The results showed that the dynamic characteristic of elastomeric material is frequency dependent and can be divided into two distinct regions: below 30 Hz (low frequency) and above 30 Hz (high frequency) with different trends.     

发动机半主动控制液力悬置动特性仿真研究

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.笔者基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立力学模型和数学模型,进行动特性仿真,从流体力学的角度分析液力悬置的结构参数和液力参数对其动态特性的影响.进行液力悬置的台架试验,确定较可行的惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律,从而在较宽的频带内,达到良好的隔振效果.     

考虑不同库水耦合模式的拱坝振动特性分析

为探讨不同库水模型对拱坝结构动力特性的影响,结合拉西瓦工程实例,分别建立附加质量模型与流固耦合(fluid solid interaction,简称FSI)系统耦合模型进行动力特性分析,并将仿真结果与依据小波阈值-经验模态分解联合滤波的随机子空间(stochastic subspace identification,简称SSI)法辨识结果进行对比。结果表明:两种模型均可反映结构的振动特性,附加质量模型计算结果与辨识结果的频率误差为0.41%~7.55%;FSI系统耦合模型计算结果误差为0.09%~3.19%,且同阶次频率误差均比附加质量模型小,相邻阶次的频率间隔相对稳定,弥补了附加质量模型的模态缺失现象。FSI系统耦合模型在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型,能更全面、准确地反映坝体振动信息,可在拱坝结构动力特性分析中推广应用,亦可作为后续拱坝结构损伤诊断研究的基准有限元模型。     

发动机半主动液力悬置动特性研究与开发

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立了力学模型和数学模型,进行了动特性仿真,从流体力学的角度分析了液力悬置的结构参数对其动态特性的影响.进行了液力悬置的台架试验,确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律.由此设计开发了通道可调的惯性通道式液力悬置,从而在较宽频带内有效的达到了减振的目的.