[發明專利]基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法

在審

• 申請號: 202011167271.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112560299A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 鄧召學;韋鑫鑫;蔡強;朱孫科
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

1.一種基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

S1：構建磁路有限元模型：確定磁流變阻尼器，根據磁流變阻尼器在有限元軟件中進行結構參數建模，并利用有限元軟件對磁流變阻尼器的電磁場進行分析，獲得磁場感應強度；

S2：構建磁流變阻尼器動力學模型：利用有限元軟件確定磁流變阻尼器的動力學模型；

S3：構建整車動力學模型：利用有限元軟件構建7自由度整車動力學模型，所述7自由度包括車身的垂向運動的自由度、側傾運動的自由度、俯仰運動的自由度和4個車輪的垂向運動的單自由度；

S4：利用有限元軟件對磁流變阻尼器的結構參數和磁路電流進行靈敏度分析，確定設計變量，所述設計變量是指對磁流變阻尼器的磁感應強度和輸出阻尼力影響超過預設靈敏度閾值的結構參數和磁路電流；

S5：初始化迭代次數，以磁感應強度為優化算法的約束條件，以所述設計變量為優化變量，以勻速行駛工況和過減速帶工況下懸架動撓度、車身垂向加速度、輪胎動載荷三者的加權加速度均方根值最小為優化目標，采用現有的智能優化算法進行優化，并輸出優化結果。

2.根據權利要求1所述基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法，其特征在于：步驟S4所述的磁路電流包括汽車勻速行駛工況下的磁路電流和汽車過減速帶工況下的磁路電流。

3.根據權利要求1所述基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法，其特征在于：設計變量包括設計變量I和設計變量II，所述設計變量I是指對磁流變阻尼器的磁感應強度影響超過預設靈敏度閾值的結構參數和勻速行駛工況下的電流值，所述設計變量II是指對磁流變阻尼器的磁感應強度影響超過預設靈敏度閾值的結構參數和過減速帶工況下的電流值。

4.根據權利要求1所述基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法，其特征在于：所述結構參數包括線圈槽長度A1、阻尼間隙H₀、傾斜角度θ、內徑尺寸R₁和磁芯長度L₁。

5.根據權利要求1所述基于整車動力學模型的磁流變阻尼器結構參數優化方法，其特征在于：所述7自由度整車動力學模型包括3個車身動力學模型和4個非簧載質量的垂向運動學模型：

所述3個車身動力學模型如下：

其中，m_s為簧載質量，k₁為前軸左側彈簧剛度，k₂為前軸右側彈簧剛度，k₃為后軸左側彈簧剛度，k₄為后軸右側彈簧剛度，z₁、z₂、z₃、z₄為車身與懸架連接處的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4為非簧載質量位移，c₁為前軸左側彈簧阻尼，c₂為前軸右側彈簧阻尼，c₃為后軸左側彈簧阻尼，c₄為后軸右側彈簧阻尼，F_c1為前方左側車輪的阻尼力、F_c2為前方右側車輪的阻尼力、F_c3為后方左側車輪的阻尼力、F_c4為后方右側車輪的阻尼力；

其中，I_x為簧載質量繞縱軸的轉動慣量，B_r為簧載質量質心與右輪的橫向距離，B_l為簧載質量質心與左輪的橫向距離，k₁為前軸左側彈簧剛度，k₂為前軸右側彈簧剛度，k₃為后軸左側彈簧剛度，k₄為后軸右側彈簧剛度，z₁、z₂、z₃、z₄為車身與懸架連接處的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4為非簧載質量位移，c₁為前軸左側彈簧阻尼，c₂為前軸右側彈簧阻尼，c₃為后軸左側彈簧阻尼，c₄為后軸右側彈簧阻尼，F_c1為前方左側車輪的阻尼力、F_c2為前方右側車輪的阻尼力、F_c3為后方左側車輪的阻尼力、F_c4為后方右側車輪的阻尼力；

其中，I_y為簧載質量繞橫軸的轉動慣量，L_f為簧載質量質心與前軸的距離，L_r為簧載質量質心與后軸的距離，k₁為前軸左側彈簧剛度，k₂為前軸右側彈簧剛度，k₃為后軸左側彈簧剛度，k₄為后軸右側彈簧剛度，z₁、z₂、z₃、z₄為車身與懸架連接處的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4為非簧載質量位移，c₁為前軸左側彈簧阻尼，c₂為前軸右側彈簧阻尼，c₃為后軸左側彈簧阻尼，c₄為后軸右側彈簧阻尼，F_c1為前方左側車輪的阻尼力、F_c2為前方右側車輪的阻尼力、F_c3為后方左側車輪的阻尼力、F_c4為后方右側車輪的阻尼力；

所述4個非簧載質量的垂向運動學模型如下：

其中，m_u1為前左的非簧載質量，k₁為前軸左側彈簧剛度，z₁為車身與懸架連接處的位移，z_t1為非簧載質量位移，z_r1為地面擾動輸入，F_c1為前軸左側車輪的阻尼力，c₁為前軸左側彈簧阻尼，k_t1為前軸左側輪胎剛度；

其中，m_u2為前右的非簧載質量，k₂為前軸右側彈簧剛度，z₂為車身與懸架連接處的位移，z_t2為非簧載質量位移，z_r2為地面擾動輸入，F_c2為前軸右側車輪的阻尼力，c₂為前軸右側彈簧阻尼，k_t2為前軸右側輪胎剛度；

其中，m_u3為后左的非簧載質量，k₃為前軸右側彈簧剛度，z₃為車身與懸架連接處的位移，z_t3為非簧載質量位移，z_r3為地面擾動輸入，F_c3為后軸左側車輪的阻尼力，c₃為后軸左側彈簧阻尼，k_t3為后軸左側輪胎剛度；

其中，m_u4為后右的非簧載質量，k₄為前軸右側彈簧剛度，z₄為車身與懸架連接處的位移，z_t4為非簧載質量位移，z_r4為地面擾動輸入，F_c4為后軸右側車輪的阻尼力，c₄為后軸右側彈簧阻尼，k_t4為后軸右側輪胎剛度。