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汽车减振器动态特性仿真技术研究

贺李平  
【摘要】: 减振器动态特性仿真技术是推动减振器技术发展的重要手段,也是车辆动力学特性仿真分析技术的重要内容。本文针对传统的减振器仿真模型普遍存在的困难和问题,对建立和求解不依赖于实验测试的减振器分布参数模型进行了系统研究。 对减振器动态特性仿真数值方法进行系统研究。内容包括:非线性有限元方法、计算流体动力学数值方法以及流-固耦合数值方法。针对减振器这一复杂的流-固耦合系统,提出了基于多求解器的流-固耦合仿真方法,即采用有限体积法求解流场,而固体结构仍采用有限元法进行求解,求解器之间通过流-固耦合面传递数据。这种联合仿真的方法为建立和求解减振器分布参数模型奠定了基础。 对减振器阻尼阀低速特性进行CFD仿真分析及实验验证。对减振器的结构特点、工作原理及阻尼特性进行了详细分析,研究了流场网格密度与求解精度之间的关系,建立了精度较高的阻尼阀流场网格模型,并分别采用层流、SST、层流-SST混合模型对其进行了CFD仿真分析,获取了减振器的低速特性,揭示了减振器内部的流场规律。实验测试验证了CFD仿真分析的准确性。 推导减振器环形阀片大挠度变形通用解析式。基于钱氏摄动法,导出了减振器单阀片刚度曲线方程,进一步推导了叠加阀片大挠度解析式,并将其推广到一般情形。解析式的待定系数采用有限元和曲线拟合方法求得。数值计算验证表明:该解析式不仅适用于阀片(单个阀片和叠加阀片)大挠度计算,还适用于阀片小挠度计算,且具有 较高的计算精度。对减振器的流-固耦合建模和求解技术进行研究。研究了不同网格形式的阀片有限元模型的求解精度,建立了精度较高的叠加阀片有限元接触模型,对减振器的流-固耦合求解关键技术进行了分析,对减振器的流-固耦合动态特性进行了仿真分析和研究,对减振器阻尼特性、内部流场规律以及叠加阀片非线性动力学响应特征进行了详细分析。减振器的性能实验验证了建模和求解方法的正确性。


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