电流变减振器理论与实验研究

发布时间：2020-03-30 13:30

【摘要】： 电流变液是一种随外加电场的作用，液体的粘度、模量和屈服应力等发生迅速变化，而当电场取消后迅速恢复常态的智能材料。将电流变技术应用于车辆减振系统，为半主动智能悬挂系统的研究提供了一条崭新的途径。它克服了被动式悬挂系统减振器阻尼固定不变以及机械（电子）可调阻尼减振器结构复杂、响应较慢的缺点，克服了主动悬挂系统制造技术复杂、能量消耗大、成本高的缺点，同时具有响应速度快、阻尼无级可调、能耗低等特点，可以通过适当的控制规律实现对结构振动的最优控制。 围绕着电流变液的制备和电流变减振器的开发，本文完成了如下工作： 1. 分析了典型聚合物电流变材料聚苯胺的合成条件，在低温条件下合成的聚苯胺具有较高的分子量和由此而导致的较高电导率，使聚苯胺与硅油的电导率失配常数增大，其电流变效应增强。并对影响电流变液电流变效应的其它因素如聚苯胺粒子大小、形状，体积分数，外加电场强度，剪切速率，外界温度等进行了实验分析。 2. 由于电流变效应的复杂性，电流变效应机理的研究目前仍处于探索阶段，尚无精确的物理模型来进行描述，对电流变现象的解释也因研究体系的不同而不尽相同。电流变效应的产生主要源于分散粒子在外加电场作用下在分散液体里的极化，通过对粒子极化的机制分析，介绍了解释电流变效应机理的几种常用理论及其适用场合。 在聚苯胺/硅油体系的电流变液中加入极性液体可以比较明显的提高其电流变性能，通过实验测试，以聚苯胺/硅油/极性液体的双分散体系为主线，分析了其成链固化过程，在微观结构观察和电场诱导极化理论的基础上，建立了电流变液双分散体系的成链、成网和固化的物理模型。 3. 电流变减振器的理论建模是一项十分重要的工作。电流变减振器的工作模式可以分为固定电极的流动模式、滑动电极的剪切模式、滑动电极的复合模式和挤压膜减振器。对电流变液体在筒式减振器中的流动，建立起了流场中的速度分布和流量计算；运用流变力学理论，推导出充气式电流变液体减振器阻尼力计算公式，它包括电流变液基础粘度引起的本底阻尼力、由电场作用引起的电致阻尼力和气室气体引起的压力三部分组成。分析了阻尼力与振动速度、外加电场强度、充气压力等的数学关系，为减振器设计参数的优化研究提供了理论依据。 4. 阐述了电流变减振器的设计思想和方案，开发了一种结构简单的充气式电流变液体减振器，对影响减振器性能的主要结构参数进行了分析讨论和优化，给 WP=6 出了减振器设计中参数选择的一般原则和应注意的问题。 5. 讨论了电流变减振器的速度特性和示功特性，按照国家标准进行了电流变减振器的台架实验。通过台架实验，，对所设计的电流变液体减振器性能进行了考察，主要考察了不同电流变液配方、不同充气压力、不同内外筒间隙下电流变减振器的示功图和速度特性曲线。对阻尼力理论计算与实验结果进行了比较，分析了误差产生的原因。讨论了温度效应对压缩阻尼力和回复阻尼力的影响，由于温度上升会使阻尼力下降，解决温衰的影响可从两方面考虑，一是提高电压，利用电场强度来补偿温衰；二是改进电流变液，提高对温度的稳定性。
【图文】：

图 1.5 采用 3 自由度 1/4 车辆模型乘员振动 路haracteristic of amplitude and frequency of vibratind 1/4 body振器对于保证汽车的操纵性能同样具有重要高 由路面激励引起的汽车位移 速度和加的垂直 俯仰和侧倾等运动变得困难 此时的行驶安全性 汽车在某些非稳定工况下所的俯仰运动 转向导致的侧倾运动等 都要阻尼比为 0.8~1 复原/压缩行程阻尼力分配纵稳定性座舒适性 行驶平顺性和操纵稳定性对悬架和汽车运动状态等具体行驶工况不同而不同性应能够适应上述不同行驶工况和驾驶员的的悬架减振器为被动式减振器 其特性不能阻尼比为 0.30~0.75

筒式液力减振器Fig1.7Cylinderdampers
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TB535

【引证文献】

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本文编号：2607606