負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)汽車(chē)懸架緩沖塊的力學(xué)性能研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、微孔聚氨酯彈性體汽車(chē)懸架緩沖塊具有較好的吸能效率，與螺旋彈簧和減振器相結(jié)合構(gòu)成汽車(chē)的減振系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生總體的“漸進(jìn)性”彈性，可以明顯提高整車(chē)的平順性。但是受到傳統(tǒng)聚氨酯緩沖塊的結(jié)構(gòu)限制，緩沖塊的載荷－位移曲線難以達(dá)到最為理想的區(qū)域，因此整車(chē)的平順性還有進(jìn)一步提高的空間。
　　為提升整車(chē)的NVH性能，創(chuàng)新性地將負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車(chē)懸架緩沖塊。通過(guò)有限元數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試等手段，對(duì)傳統(tǒng)聚氨酯緩沖塊和負(fù)泊松比緩沖塊的力學(xué)性能進(jìn)行研究，

2、分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)負(fù)泊松比緩沖塊力學(xué)性能的影響，運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行緩沖塊的評(píng)價(jià)，并以經(jīng)過(guò)凸臺(tái)障礙物時(shí)的加速度峰值最小作為目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。本學(xué)位論文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)提出了一種用于自結(jié)皮聚氨酯材料的有限元分析的分層計(jì)算方法，應(yīng)用泡沫模型對(duì)聚氨酯材料內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行建模，并分別按照一定的比例系數(shù)設(shè)定表皮層和過(guò)渡層的材料應(yīng)力－應(yīng)變曲線為內(nèi)部區(qū)域聚氨酯材料的倍數(shù)，分析結(jié)果表明該分層計(jì)算方法在中等應(yīng)變范圍以?xún)?nèi)具有

3、一定的準(zhǔn)確性。
　　(2)建立了二維雙箭狀負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)單元的理論解析模型，得到了結(jié)構(gòu)單元的等效楊氏模量和等效泊松比與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，確定了結(jié)構(gòu)發(fā)生彈性屈曲或塑性塌陷的條件，基于二維雙箭狀負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出了一種負(fù)泊松比懸架緩沖塊。
　　(3)提出了一種基于Matlab程序與Abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的負(fù)泊松比緩沖塊參數(shù)化建模與分析方法，開(kāi)發(fā)了負(fù)泊松比緩沖塊的參數(shù)化建模與分析軟件，能夠顯著提高計(jì)算效率。針對(duì)負(fù)泊松比懸架

4、緩沖塊樣件進(jìn)行了有限元顯式計(jì)算，其剛度在小位移區(qū)域時(shí)幾乎為線性，在中等位移時(shí)緩沖塊停止收縮并開(kāi)始膨脹，而載荷-位移曲線的斜率則逐漸增大。研制了負(fù)泊松比緩沖塊樣件，進(jìn)行了單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。在滯彈性方面，負(fù)泊松比緩沖塊樣件在整個(gè)變形過(guò)程中吸收了49.3％的壓縮能量。與傳統(tǒng)緩沖塊相比，負(fù)泊松比緩沖塊的載荷－位移曲線在小位移區(qū)域線性度較高，在中等位移區(qū)域具有較平滑的過(guò)渡區(qū)域，并且過(guò)渡區(qū)域向右移動(dòng)，有利于提升整車(chē)的

5、NVH性能。
　　(4)研究了單元數(shù)、層數(shù)、層高、層厚和材料楊氏模量等參數(shù)對(duì)負(fù)泊松比緩沖塊力學(xué)性能的影響，提出了以理想曲線為目標(biāo)的負(fù)泊松比緩沖塊主要參數(shù)的優(yōu)化方法，通過(guò)單元數(shù)與層數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化載荷－位移曲線的過(guò)渡區(qū)域，調(diào)整層高、層厚與材料等效楊氏模量?jī)?yōu)化負(fù)泊松比緩沖塊的剛度。
　　(5)提出了脈沖試驗(yàn)評(píng)價(jià)緩沖塊性能的方法?；贏dams/Car建立了懸架系統(tǒng)及整車(chē)虛擬樣機(jī)，懸架系統(tǒng)的力學(xué)分析結(jié)果表明負(fù)泊松比緩沖塊在間隙參數(shù)受

6、到其它設(shè)計(jì)指標(biāo)限制時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的懸架剛度曲線?；谡?chē)虛擬樣機(jī)，進(jìn)行了整車(chē)駛過(guò)凸臺(tái)路面和凹坑路面的平順性分析，得出應(yīng)用負(fù)泊松比緩沖塊，各種車(chē)速下駛過(guò)凸臺(tái)路面和凹坑路面的加速度峰值均有一定的降低，提高了整車(chē)的平順性。
　　(6)提出了以整車(chē)駛過(guò)凸臺(tái)障礙物時(shí)的加速度峰值最小作為目標(biāo)進(jìn)行負(fù)泊松比緩沖塊的參數(shù)優(yōu)化方法，建立了加速度峰值的高斯過(guò)程代理模型，使用了GA-SQP混合算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。GA-SQP混合算法使得優(yōu)化過(guò)程在經(jīng)過(guò)