磁流变汽车前部吸能结构仿真与控制方法研究

摘要

随着我国经济的快速发展，汽车保有量越来越大，汽车已经作为现代的主要交通工具。汽车给我们出行带来便捷的同时，也因为频繁的交通事故使很多人失去了宝贵的生命。当汽车发生正面碰撞时，保险杠对于提高汽车被动安全性，减少驾乘人员伤害以及提高行人保护能力具有重要的作用。而磁流变阻尼器作为一种智能阻尼器件，将其作为一种辅助吸能装置应用在汽车前部吸能结构中，对于提高汽车被动安全性具有重要意义。因此，针对汽车被动安全性问题，本文以磁流变阻尼器为研究对象，研究其在高速冲击时的动力学响应及控制效果。主要研究内容如下：　　（1）介绍了课题研究意义和汽车被动安全技术，并针对磁流变阻尼器阻尼力连续可调、响应时间快等优点，阐述了其应用于汽车前部吸能结构的重要意义。综述了磁流变技术的主要应用领域和磁流变阻尼器控制研究现状。　　（2）采用宾汉姆塑性修正模型（BPM）对磁流变阻尼器结构参数进行了多目标优化分析，结果表明优化后的磁流变阻尼器磁场分布更加合理，同时建立了控制模型。　　（3）简化整车模型，基于显式非线性动力学分析软件LS-DYNA搭建正面碰撞模型，对汽车前部吸能部件（保险杠横梁、吸能盒、前纵梁）的吸能特性进行了仿真分析，结果表明汽车低速正面碰撞时，保险杠横梁和吸能盒吸收了碰撞大部分能量。　　（4）将优化后的磁流变阻尼器等效为不同的阻尼单元应用于前部吸能结构中，对比研究了在不同的前部结构中磁流变阻尼器对汽车被动安全性的影响。　　（5）基于联合仿真理论，运用ADAMS和Matlab/Simulink软件搭建磁流变阻尼器控制仿真模型，研究了不同控制策略的控制效果，确定了最佳的控制策略，为下一步控制器硬件设计以及如何将磁流变阻尼器应用在汽车前部吸能结构中提供了重要的参考价值。