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1、基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的应用技术术研究Reseaarch on tthe aappliicatiion ttechnnologgy off auttomobbile actiive vvibraationn conntroll susspenssion systtem baseed onn maggnetoorheoologiical inteelliggent spriing 湘潭大学土土木工程与与力学学院院 游世辉(按国家自自然科学基基金项目申申请书编写写）35摘 要要磁流变材料料主要包括括磁流变液液、磁流变变泡沫和磁磁流变弹性性体等，基基于磁流变变技术，可可以
2、开发出出磁流变阻阻尼器和磁磁流变智能能弹簧等器器件。一般般的主动振振动控制系系统应可以以实时调控控刚度、阻阻尼和高度度（位移或或车辆动态态姿态），而而目前的汽汽车减振悬悬架系统的的研究主要要集中在基基于调整阻阻尼的磁流流变阻尼器器的半主动动悬架系统统。为此，本项目希希望发展一一种基于磁磁流变技术术、集成智能能弹簧和阻阻尼器、可实时调调控刚度、阻阻尼和高度度的汽车主主动减振悬悬架系统。本本项目主要要研究：11）磁流变智智能弹簧的的多学科设设计与优化化，基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的集成成设计。22）基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的动力学学模型及动动态性能
3、匹匹配设计。3）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，以及集成磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和调控阻尼的主动控制策略。4）磁流变智能弹簧和汽车主动减振悬架系统的实验和应用技术。 AbsstracctMagneetorhheoloogicaal maateriials mainnly iincluude mmagneetorhheoloogicaal flluidss, maagnettorheeologgicall foaams aand mmagneetorhheoloogicaal ellastoomerss, baased on mma
4、gneetorhheoloogicaal teechnoologyy, annd thhe deevicee succh ass thee maggnetoorheoologiical dampper aand tthe mmagneetorhheoloogicaal inntellligennt sppringg cann be deveelopeed. TThe ggenerral aactivve viibrattion conttrol systtem sshoulld coontrool reeal-ttime stifffnesss, ddampiing aand hheighht
5、 (ddispllacemment), buut thhe suuspennsionn sysstem of aautommobille arre maainlyy conncenttrateed inn thee semmi-acctivee susspenssion systtem aadjusstingg dammpingg bassed oon maagnettorheeologgicall dammper. Theerefoore, we hhope to ddevellop aan acctivee vibbratiion ccontrrol ssuspeensioon syyst
6、emm of adjuustinng sttiffnness, dammpingg andd thee heiight of tthe aautommobille inntegrratedd maggnetoorheoologiical inteelliggent spriing aand ddampeer. TThe pprojeect mmainlly sttudiees：1) mmultiidisccipliinaryy dessign and optiimizaationn of the magnnetorrheollogiccal iintellligeent ssprinng, a
7、and tthe iinteggrateed deesignn of actiive ssuspeensioon syystemm of autoomobiile bbasedd on magnnetorrheollogiccal iintellligeent ssprinng. 22) thhe dyynamiic moodel and the matcchingg dessign of tthe ddynammic pperfoormannce oof acctivee susspenssion systtem oof auutomoobilee bassed oon maagnettor
8、heeologgicall inttelliigentt sprring. 3)tthe ffrequuencyy shiift ccontrrol ttheorry off acttive vibrratioon coontrool suuspennsionn sysstem of aautommobille baased on mmagneetorhheoloogicaal inntellligennt sppringg, annd acctivee conntroll strrateggy foor hyybridd freequenncy ccontrrol aand ddampiin
9、g rregullatioon off acttive susppensiion ssysteem off inttegraated magnnetorrheollogiccal iintellligeent ssprinng annd daamperr of autoomobiile. 4)thhe exxperiimentts annd apppliccatioon teechniiquess of the actiive ssuspeensioon syystemm of autoomobiile aand tthe mmagneetorhheoloogicaal inntelllige
10、nnt sppringg.报告正文（一）立项项依据与研研究内容（不不超过100000字字）1. 项目目的立项依依据（研究究意义、国国内外研究究现状及发发展动态分分析,需结合科科学研究发发展趋势来来论述科学学意义; 或结合国国民经济和和社会发展展中迫切需需要解决的的关键科技技问题来论论述其应用用前景。附附主要参考考文献目录录）自19488年美国国国家标准署署工程师JJacobb Rabbinoww发现了磁磁流变效应应以来，磁磁流变(MMagneetorhheoloogicaal，MR)技术术就引起了了人们的广广泛关注，一一直到200世纪80年代初初，由于材材料科学的的快速发展展，特别是是工程领域
11、域对机电一一体化的迫迫切要求大大大增加了了对新型功功能材料的的需求，这这再次引起起了磁流变变技术的研研究热潮。磁流变材料料主要包括括磁流变液液(MR Fluiids)、磁磁流变泡沫沫(MR Foamms)和磁磁流变弹性性体(MRR elaastommers)等。磁流流变材料由由于具有在在外部磁场场作用下流流变性能急急剧变化的的机电耦合合特性和其其它相关的的高技术特特征，且其其响应速度度快、可逆逆性好，以以及可以通通过调节磁磁场大小来来控制材料料的力学、电电学、磁学学等性能连连续变化的的特点，近近年来磁流流变材料在在航空航天天、车辆、机机械、建筑筑和振动控控制等领域域显现出广广泛的应用用前景。目
12、前，磁流流变液和相相关器件已已经在机械械工程、航航空航天、精精密加工、汽汽车工业、建建筑工程等等领域得到到了广泛的的应用。磁流变弹性性体是一类类由柔软弹弹性基体嵌嵌入磁性敏敏感颗粒制制成的磁弹弹性智能材材料，兼有有磁流变材材料和弹性性体的优点点，如响应应快、可逆逆性好、可可控能力强强等。这种种复合材料料能承受大大应变和表表现出磁弹弹性效应，如如磁致应力力、变形和和有效模量量的变化1 2。磁流变弹性性体材料具具有许多潜潜在的应用用，如变刚刚度轴衬、可可调吸振器器和阻尼器器、减噪系系统、隔振振器、冲击击缓冲器、磁磁流变弹性性体夹层梁梁、梁式吸吸振器和传传感器 1 2和磁磁流变（弹弹性体）橡橡胶空气
13、弹弹簧3 等。为了提高磁磁流变弹性性体的力学学性能，游游仕平和申申请人等（2010, 2012）使用天然橡胶和合成橡胶混合的并用橡胶，并在基体中加入短纤维和尼龙帘线来使材料达到可实用化的机械性能4 5。将普通的橡橡胶空气弹弹簧的主体体外囊橡胶胶材料改造造成短纤维维和尼龙帘帘线增强型型磁流变橡橡胶材料，并并在适当的的位置配置置可变化的的外加磁场场，可以制制成磁流变变（弹性体体）橡胶空空气弹簧（申申请人等，2008) 6。磁流变橡胶空气弹簧是一种在磁场变化条件下可以实时控制和改变高度和刚度的弹簧。在外加磁场和控制系统失效时，可保持一般普通橡胶空气弹簧的正常工作。将普通的橡橡胶空气弹弹簧与磁流流变液
14、相结结合，并在在适当的位位置配置可可变化的外外加磁场，可可以制造出出磁流变液液压橡胶弹弹簧（申请请人等，22010) 7。磁流变变液压橡胶胶弹簧可以以通过改变变磁流变液液压按其机机械响应时时间在较大大范围内调调整其刚度度和高度，其其在较大范范围内调整整的刚度和和高度与普普通液压橡橡胶弹簧类类似。同时时，磁流变液液压橡胶弹弹簧还可以以通过改变变电磁体与与线圈产生生的电磁场场强度在一一定范围内内对其刚度度和高度进进行实时地地调整。在在外加磁场场和控制系系统失效时时，可保持持一般普通通液压橡胶胶弹簧的正正常工作。将普通的橡橡胶空气弹弹簧与磁流流变液压橡橡胶弹簧相相结合，并并在适当的的位置配置置可变化
15、的的外加磁场场，可以制制造出磁流流变液压橡橡胶空气弹弹簧（申请请人等，22010) 8。磁流变变液压橡胶胶空气弹簧簧通过改变变气压和磁磁流变液压压按其机械械响应时间间在较大范范围内可以以调整其刚刚度和高度度，其在较较大范围内内调整的刚刚度和高度度与普通橡橡胶空气弹弹簧和磁流流变液压橡橡胶弹簧相相类似。磁磁流变液压压橡胶空气气弹簧还可可以通过改改变电磁体体与线圈产产生的电磁磁场强度对对其刚度和和高度进行行实时地调调整。在外外加磁场和和控制系统统失效时，可可保持一般般普通液压压橡胶空气气弹簧的正正常工作。磁流变橡胶胶空气弹簧簧、磁流变变液压橡胶胶弹簧和磁磁流变液压压橡胶空气气弹簧等基基于磁流变变技
16、术的智智能弹簧可可以广泛应应用于航空空、航天、汽汽车、火车车、舰船、机机械和土木木工程等领领域。一般的主动动振动控制制系统（如如车辆动态态姿态的控控制系统）需需要具有实实时刚度和和高度控制制特性的（空空气）弹簧簧来实现，而而磁流变体体阻尼器在在磁场变化化条件下可可以实时控控制和改变变阻尼；从从而可以将将两者集成成为一种实实时可控刚刚度、阻尼尼和高度的的智能型主主动振动控控制系统。在国家政策策支持方面面，“低能耗与与新能源汽汽车”、“智能材料料与结构技技术”均已经被被列入了国国家中长期期科学和技技术发展规规划纲要（2006年-2020年）。国家“十二五”科学和技术发展规划包括“新能源汽车”，“现
17、代交通技术”和“高端装备制造”。国家自然科学基金“十二五”发展规划中，“复杂机电系统的功能原理与集成科学” 被列为重点领域。2012年国家自然科学基金委和中国科学院联合出版的“未来10年中国学科发展战略”包括下列相关的支持方向：“随机系统动力学与控制”、“动力学系统的演化模式、设计方法与控制理论”、“多场耦合理论与智能材料及结构力学”、“振动与噪声控制与利用”和“面向机-电-液-声-光-磁-信息等多学科交叉、多场耦合分析与设计的方法研究”9。在国民经济济发展需求求和学科发发展趋势的的驱使下，我我们提出本本项研究课课题，探讨讨基于磁流流变技术的的智能弹簧簧在汽车主主动减振悬悬架系统中中的应用技技
18、术以及相相关的实验验技术，可可以为汽车车减振降噪噪提供理论论基础。下面，我们们综合分析析国内外基基于磁流变变技术的汽汽车主动和和半主动悬悬架系统的的应用技术术的研究现现状及发展展动态110。美国Lorrd公司是是世界上最最大的磁流流变液供应应商，也是是磁流变技技术商业开开发的先驱驱，其工程程技术人员员开发了一一种汽车磁磁流变半主主动座椅悬悬架系统-Mottion Mastter，并并申请了专专利。美国马里兰兰大学航空空工程系在在磁流变阻阻尼器的设设计理论方方面一直处处于领先地地位，代表表世界先进进水平，他他们也开发发了充气补补偿结构的的汽车磁流流变阻尼器器。世界最大的的汽车零部部件制造和和系统
19、集成成商-美国德德尔夫(DDelphhi)公司司与Lorrd公司合合作开发了了汽车磁流流变半主动动悬架系统统MagnneRidde，并获获得了19999年度度世界百大大科技成果果奖。在22005年年底特律北北美国际汽汽车展上又又向公众展展示了应用用于通用公公司轿车上上的磁流变变减振器。美国维吉尼尼亚工学院院车辆动力力学高级实实验室(AAVDL)利用Lorrd公司提提供的磁流流变阻尼器器设计了半半主动控制制系统，并并在Vollvo VVN重型卡卡车和Fuuturee carr轿车的悬悬架上进行行了道路试试验。内华达大学学机械工程程系复合智智能材料实实验室的研研究人员和和CSA工程程公司的工工程技
20、术人人员开发了了军用高机机动多用途途轮式车(HMMWWV)磁流流变阻尼器器。2005年年通用公司司发布的凯凯迪拉克SSRC系列列，其悬架架采用了通通用汽车研研发实验室室为同级别别车辆开发发出的MRRC主动电电磁感应悬悬架系统。它它利用电极极来改变减减震筒内磁磁性粒子液液体的排列列形状，控控制传感器器测得电脑脑可在1秒内连续续反应1 000次次，动作反反应要比传传统通过液液压或者气气压阀门的的设计更为为快速，堪堪称全球动动作最快、最最先进的阻阻尼控制悬悬架系统。奥迪公司最最新TT跑车采采用美国德德尔福公司司开发的MMagneeRidee半主动悬悬架。这种种全新的悬悬架使奥迪迪TT瞬变操操控性能与
21、与抓地性能能更优越，驾驾驶更加舒舒适。2006年年北京国际际车展中发发布的法拉拉利5599 GTBB Fiooranoo中，采用用了与Deelphii共同开发发的SCMM磁流变液液悬架系统统，保证了了更好的减减振效果和和车身控制制 。 2009年年德尔福公公司研发出出了一款可可调刚度磁磁流变液悬悬架系统11。该该系统将磁磁流变液密密封在悬架架系统橡胶胶主体的空空腔中, 并于20110年应用用在了保时时捷公司的的车辆上。综上所述，基基于调整阻阻尼和包括括应用磁流流变阻尼器器的汽车半主动减振振悬架系统统的研究已已经趋于成成熟。而在在汽车的主主动振动控控制中，运运用主动减减振悬架系系统的研究究较少。
22、从从上面的分分析可以发发现，基于于磁流变技技术的智能能弹簧在汽汽车主动减减振悬架系系统中的应应用技术以以及相关的的实验技术术的研究刚刚刚起步，因因此，开展展这方面的的研究具有有重要的理理论和应用用价值。参考文献1卢秀秀首, 乔秀颖颖, 杨涛等等. 磁流变变弹性体的的制备与应应用研究进进展. 磁性材材料及器件件, 20011, 42(66): 11-6.2王宇宇飞, 何琳. 磁流变变弹性体的的研究现状状及工程应应用. 材料科科学与工程程学报, 20100,(4): 6333-6336.3丁志志华, 游世辉辉. 磁流变变弹性体橡橡胶空气弹弹簧的结构构设计. 机械设计计与制造. 20008, (10
23、): 17-18. 4游仕仕平,钟喜春,游世辉等. NRR/SBRR并用橡胶胶基磁敏橡橡胶的制备备及性能的的研究. 弹性体. 20100, 200(1): 1-44.5游仕仕平, 游世辉辉, 曾德长长. 尼龙帘帘线增强NNR/SBBR并用胶胶基磁敏橡橡胶的磁流流变效应及及其力学性性能. 机械强强度. 22012, 34(3): 333-337.6游世世辉等. 磁流变变弹性体橡橡胶空气弹弹簧. 中国. ZZL200062011033224.9. 20006.044.30.7游世世辉等. 一种磁磁流变液压压橡胶弹簧簧. 中国. ZZL201101055085886.4. 20110.100.15.
24、8游世世辉等. 一种磁磁流变液压压橡胶空气气弹簧.中国. ZZL 200101005213330.77. 20010.110.277.9国家家自然科学学基金委，中中国科学院院. 未来10年中国国学科发展展战略. 北京: 科学出出版社. 20122.10于于学华，彭彭来森. 汽车磁流流变悬架技技术进展.新技术新新工艺.22009. 11王王芳. 德尔福福推出新型型磁流变液液动力总成成悬置系统统. 中国工工业报. 20099.2. 项目目的研究内内容、研究究目标, 以及拟解解决的关键键科学问题题。（此部部分为重点点阐述内容容）研究内容1) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的多学科
25、设设计优化与与集成设计计基于磁流变变技术的智智能弹簧具具有多场和和多态的耦耦合效应，而而基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统具有多学学科的特征征。为此，我我们需要获获得基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的多领领域设计参参数、信息息以及相互互的关联、演演化与集成成，需要研研究基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的统一一建模和关关联分析，需需要进行基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的多性能多多参数的仿仿真分析与与协同优化化。2) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学及及动态性能能匹配设计计 对对于基于磁磁流变智能能
26、弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统，动力力学性能的的优劣直接接影响系统统的整体功功能与性能能指标，是是决定系统统能否安全全、高效和和和谐运行行的关键因因素。为此此，我们需需要研究基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的多场、多多态、多过过程的耦合合动力学理理论，得到到其动力学学模型、进进行计算机机仿真，研研究基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统与汽车车的结构及及环境的动动态性能匹匹配设计，从从而进行基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学综综合设计。 3) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的主动控制制理论基于磁流变变智能弹簧簧的汽
27、车主主动减振悬悬架系统的的振动带有有驱动模式式，由此引引起的振动动和振动控控制理论变变得复杂，需需要分析系系统的输入入力、承载载能力、刚刚度、以及及集成系统统的阻尼等等的关联关关系，实现现对系统振振动的有效效控制。研研究基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的移频频控制理论论，研究磁磁流变智能能弹簧与磁磁流变阻尼尼器集成的的汽车主动动减振悬架架系统的混混合移频控控制和阻尼尼调控的主主动控制策策略。4) 磁流变智能能弹簧和汽汽车主动减减振悬架系系统的实验验技术研究究研究磁流变变材料的磁磁致模量和和宏观静动动态力学性性能测试。研研究磁流变变智能弹簧簧的宏观静静动态力学学性能测试试，阐明
28、系系统结构与与力学参数数的关系。研研究基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统在移频频控制时的的动态力学学性能测试试。研究磁流变变智能弹簧簧与磁流变变阻尼器集集成的汽车车主动减振振悬架系统统的混合移移频控制和和阻尼调控控时的动态态力学性能能测试。研究目标发展一种可可实时调控控刚度、阻阻尼和高度度（行程或或车辆动态态姿态）的的集成基于于磁流变技技术的智能能弹簧和阻阻尼器的汽汽车主动减减振悬架系系统。拟解决的关关键科学问问题1） 磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统与汽车的的结构及环环境的动态态性能匹配配设计，基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学综综合设
29、计。 2） 基于于磁流变智智能弹簧的的汽车主动动减振悬架架系统的移移频控制理理论，磁流流变智能弹弹簧与磁流流变阻尼器器集成的汽汽车主动减减振悬架系系统的混合合移频控制制和阻尼调调控的主动动控制策略略。3. 拟采采取的研究究方案及可可行性分析析（包括研研究方法、技技术路线、实实验手段、关关键技术等等说明）项目的顺利利实施依赖赖于理论分分析、数值值模拟和试试验测试的的协同进行行，因此本本项目将采采用理论、模模拟和试验验相结合的的研究方法法。1) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的多学科设设计优化与与集成设计计(1) 磁流变智能能弹簧的设设计、优化化与仿真由于流固边边界和动态态网格
30、划分分问题，有有限元和边边界元会引引起不良的的后果，为为此选择无无网格法会会有较好的的结果。运运用随机无无网格方法法模拟磁流流变液与磁磁流变弹性性体在磁场场、磁性颗颗粒、基体体和各种添添加剂等条条件变化时时的物理与与力学机理理，并获得得相关的物物理和力学学等材料的的设计参数数。运用随随机无网格格数值仿真真技术研究究具有材料料正交异性性、几何非非线性、边边界非线性性、多场耦耦合及动态态随机过程程等力学特特征的磁流流变智能弹弹簧的工作作机理。基基于随机无无网格法和和智能优化化计算方法法对磁流变变智能弹簧簧的设计敏敏感性、结结构可靠性性以及与汽汽车结构匹匹配的结构构尺寸和结结构响应的的设计反问问题进
31、行研研究，为磁磁流变智能能弹簧的设设计以及应应用匹配技技术提供理理论依据。(2) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的设计、协协同优化与与仿真目前，汽车车NVH（Noisse、Vibrratioon、Harsshnesss）特性性分析研究究已经得到到了非常迅迅速的发展展，而形成成系统的研研究还需要要一段时间间。为此，我我们可以借借鉴其中的的一些概念念进行基于于磁流变智智能弹簧的的汽车主动动减振悬架架系统的研研究。基于于磁流变智智能弹簧的的汽车主动动减振悬架架系统的协同优化化应该包括括下列三个个方面：11）汽车结结构NVHH特性分析析的计算机机仿真技术术研究，可可以采用声声振耦合
32、的的无网格方方法进行计计算机模拟拟。2）基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的关键键部件设计计研究，可可以从源头头和根本上上解决问题题。3）评价方方法的研究究。基于人人的生理学学、心理学学和行为科科学的汽车车的乘员舒舒适度评价价理论和实实验方法可可以完整的的解决乘员员舒适度评评价问题。利利用协同优优化算法在在每一个子子系统不仅仅进行分析析，而且进进行设计优优化，从而而使评价目目标、各关关键部件设设计和系统统耦合的整整体优化设设计结合起起来。2) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学及及动态性能能匹配设计计(1) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系
33、统的的动力学与与仿真运用网络系系统动力学学和多刚体体动力学耦耦合的方法法，建立基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学的的动力学模模型和计算算机仿真。在结构力学中，利用节点（位置）和节点之间的连杆描述整个结构框架，而在离散拓扑结构优化中, 强调结构框架的拓扑性质。在研究连续介质力学的无网格法中，用一点和邻近周围的覆盖来描述基函数。在这里的离散拓扑网络结构动力学的结构性描述中，我们引入图论描述法，如在二维的极大可平面图中，图中的每一个面为三边形（单纯形）k3，类似有限元中的三边形单元，在三维类似有限元中的四面体（单纯形）单元，每一个立体均为K4。在二维极大可平面图中，一点和连
34、接该点邻近周围的N个点连接的轮图可以描述该点的连接关系和局部性质，近似地等价于无网格法中用一点和邻近周围的覆盖的逼近，三维可以类推。以图论的观点，结构力学、有限元和无网格法中的刚度矩阵可以看成图论中的邻接矩阵（其系数为0和1），刚度矩阵的刚度系数可以看成邻接矩阵系数的加权系数、或邻接刚度矩阵系数，加权系数与连接关系有关，这样拓扑结构网络动力学的基本关系就完全确定下来了。在拓扑结构网络系统动力学的系统性描述中，网络系统动力学的外力场可以看成系统的输入，而系统动力学的输出表述为结构系统的响应结果，磁场力的反馈可以对系统进行调控，同时，可以建立网络系统动力学控制的基本框架。(2) 基于磁流变变智能弹
35、簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统与与汽车的结结构及环境境的动态性性能匹配设设计运用基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统与汽车车结构振动动动态概率率设计系统统理论，阐阐明基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统与汽车车结构系统统的动态特特性与动力力学参数的的关联关系系。分析基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统与与汽车结构构系统的非非线性特征征，应用系系统动力学学方法及系系统工程方方法探讨载载荷、工况况、运行环环境和该系系统动力学学的动态性性能匹配设设计。整合合基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统与汽车结结构系统等等子系统的的多学科，发发展出的一一
36、种针对汽汽车主动减减振悬架系系统动态性性能的综合合性系统理理论体系。此此理论体系系可根据汽汽车主动减减振悬架系系统各元件件参数及环环境特征，定定量得出其其性能的动动态化表现现以及各环环节的振动动特征。(3) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学综综合设计 重点针对基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的动力学分分析及汽车车结构综合合设计进行行深入研究究，并进行行相关的实实验研究。主主要包括以以下内容：(a) 对基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统进行动动力学特性性分析的综综合设计。(b) 利用网络系统动力学和多刚体动力学耦合的方法分析基于磁流变
37、智能弹簧的汽车主动减振悬架系统在不同工况下的频率和模态情况。(c) 研究通过改变外加磁场，使刚度及结构参数具有良好的动态特性。(d) 建立基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的网络系统动力学模型，计算振动模态及频率。(e) 通过振动分析研究减小和抑制振动的方法。分析系统在运行中振动产生的频率成分，并对仿真结果进行实验验证。3) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的主动控制制理论(1) 基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的移频控制制理论基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的移频控制制的目标是是调整磁流流变智能弹弹簧的频率率和减振对对象的振动动主频
38、率之之间的关系系，以达到到在较宽频频带内控制制振动的目目的和最佳佳的减振效效果。在振振动信号分分析中，小小波函数具具有良好的的时频局部部化特性，因因此，小波波分析方法法为振动信信号的时频频分析提供供了有力的的手段。多多分辨率分分析是小波波分析方法法中的重要要算法。小小波包方法法是对多分分辨率分析析的改进，它它具有对信信号的自适适应性，能能够根据信信号的特性性，自动选选取不同的的时频分辨辨率，从而而弥补了多多分辨率分分析的不足足。从小波波包分析方方法可以提提出一种新新的移频算算法，从而而可以建立立基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的移频控控制理论。(2) 磁流变智能能弹簧与磁磁流
39、变阻尼尼器集成的的汽车主动动减振悬架架系统的混混合移频控控制和阻尼尼调控的主主动控制策策略 从上述建立立的基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的移频频控制理论论出发，结结合选择目目前已有的的阻尼调控控的半主动动控制方法法，通过模模拟分析和和实验对比比，可以得得到混合移移频控制和和阻尼调控控的主动控控制方法。4) 磁流变智能能弹簧和汽汽车主动减减振悬架系系统的实验验技术研究究(1) 磁流变材料料宏观静动动态力学性性能测试磁流变材料料的磁致模模量和宏观观静动态力力学性能测测试，磁流流变材料的的磁致模量量和宏观静静动态力学学的测试技技术目前已已有一些成成功的试验验系统。(2) 磁流变智
40、能能弹簧的宏宏观静动态态力学性能能测试一般的动静静态力学分分析试验系系统，在加加装了外加加磁场产生生系统后，可可以测定磁磁流变智能能弹簧的宏宏观动静态态力学性能能。对磁流流变智能弹弹簧的力学学性能和参参数进行分分析，可以以为相应器器件的匹配配设计提供供研究基础础。(3) 磁流变智能能弹簧的移移频控制动动态力学性性能测试在上述测试试系统中，在移频控制下，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动态力学性能测试。(4) 磁流变智能能弹簧与磁磁流变阻尼尼器集成的的汽车主动动减振悬架架系统的动动态力学性性能测试在上述测试试系统中，在在混合移频频控制和阻阻尼调控下下，研究磁磁流变智能能弹簧与磁磁流
41、变阻尼尼器集成的的汽车主动动减振悬架架系统的动动态力学性性能测试。在江西省教教育厅科技技项目(22003)、九江市市重点工业业攻关配套套项目(22004)、江西省省科技厅科科技攻关项项目(20004)、江江西省科技技厅国际科科技合作计计划项目(20077)、国家家科技部国国际科技合合作计划项项目(20008) 、国家自自然科学基基金面上项项目（20014）、以以及其他项项目的资助助下，申请请人对磁流流变材料与与技术、基基于磁流变变技术的智智能弹簧及及其在主动动减振和降降噪中的应应用，以及及随机无网网格法和智智能算法及及其在机械械和工程结结构数值分分析中的应应用，进行行了10多年的的研究。在在磁
42、流变技技术的理论论与应用，以以及随机无无网格法的的研究方面面积累了较较好的研究究基础。刚刚完成的国国家科技部部国际科技技合作计划划项目“磁流变弹弹性体（橡橡胶）空气气弹簧的研研究与开发发” ，是与与英国格拉拉斯哥大学学的英国皇皇家院士和和电磁材料料力学的国国际知名学学者Ogdden教授授研究组合合作完成的的，总经费费620万元元人民币。在在该项目的的研究、管管理与实施施的过程中中，申请人人得到了很很好的锻炼炼。对于纤纤维增强型型磁流变弹弹性体材料料的制备、机机械性能改改善、微观观演化特征征、磁致力力学行为、炭炭黑等添加加剂对磁流流变弹性体体的力学性性能的影响响、纤维增增强型磁流流变（弹性性体）
43、橡胶胶空气弹簧簧等智能弹弹簧的开发发制作和力力学行为进进行了初步步研究，获获得了初步步的研究成成果。 项项目申请人人所在学院院在流变学学领域具有有传统的学学科优势和和学术影响响，拥有“一般力学学与力学基基础”国家重点点学科、“一般力学学与力学基基础”博士点和和力学博士士后科研流流动站，研研究条件和和实验设备备完全可以以满足本项项目研究的的需要。项目申请人人曾在澳大大利亚悉尼尼大学机械械工程系和和英国格拉拉斯哥大学学土木工程程系和机械械工程系从从事学术访访问和合作作研究4年多。20008年至至20111年在英国国格拉斯哥哥大学的英英国皇家院院士和电磁磁材料力学学的国际知知名学者OOgdenn教授
44、的指指导下，进进行国际合合作与交流流的经历和和经验，为为本项目的的深入研究究打下了坚坚实的基础础。4. 本项项目的特色色与创新之之处本项目考虑虑了基于磁磁流变技术术的智能弹弹簧具有的的多场和多多态的耦合合效应和基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统具具有的多学学科特征。从从获得基于于磁流变智智能弹簧的的汽车主动动减振悬架架系统的多多领域设计计参数、信信息以及相相互的关联联、演化与与集成入手手，解决基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的统一建模模和关联分分析，以及及基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的多性能能多参数的的仿真分析析与协同优优化。考虑虑了基
45、于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统的耦合合动力学的的多场、多多态、多过过程模型，研研究基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统与汽车车的结构及及环境的动动态性能匹匹配设计和和综合设计计。考虑了了基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统振动带有有的驱动模模式，研究究基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的移频控控制理论，研研究磁流变变智能弹簧簧与磁流变变阻尼器集集成的汽车车主动减振振悬架系统统的混合移移频控制和和阻尼调控控的主动控控制策略。本本项目具有有多场理论论、多学科科设计、固固体力学、动动力学、复复杂系统和和控制理论论等学科的的交叉特色色。本项
46、目的创创新之处在在于：考虑虑了基于磁磁流变智能能弹簧的汽汽车主动减减振悬架系系统与汽车车的结构及及环境的动动态性能匹匹配设计和和基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的动力学学综合设计计，研究基基于磁流变变智能弹簧簧的汽车主主动减振悬悬架系统的的移频控制制理论，磁磁流变智能能弹簧与磁磁流变阻尼尼器集成的的汽车主动动减振悬架架系统的混混合移频控控制和阻尼尼调控的主主动控制策策略，发展展一种可实实时调控刚刚度、阻尼尼和高度（行行程或车辆辆动态姿态态）的集成成基于磁流流变技术的的智能弹簧簧和阻尼器器的汽车主主动减振悬悬架系统。研究成果具有重要的科学意义和应用价值。5. 年度研究计计划及预
47、期期研究结果果（包括拟拟组织的重重要学术交交流活动、国国际合作与与交流计划划等）年度研究计计划2015.01-22015.12基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的多领域域设计参数数、信息以以及相互的的关联、演演化与集成成研究基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的统一建建模和关联联分析研究究基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的多性能能多参数的的仿真分析析基于磁流流变智能弹弹簧的汽车车主动减振振悬架系统统的多性能能多参数的的协同优化化设计2016.01-22016.12基于磁流流变技术的的智能弹簧簧的选型设设计与制作作研究磁流流变材料的的磁致模量量和宏
48、观静静动态力学学性能测试试。材料常常应变率测测试：不同同温度、磁磁场强度和和应变率下下的拉伸和和压缩实验验。实验数数据分析，建建立磁致弹弹性本构理理论和模型型材料动态态力学性能能测试：温温度扫描、频频率扫描、不不同载荷幅幅值和磁场场强度下的的实验。结结合流变模模型理论，发发展粘超弹弹性本构模模型研究磁流流变智能弹弹簧的宏观观静动态力力学性能测测试，探讨讨与变形相相关的关联联模型，讨讨论整体的的本构模型型，阐明结结构与力学学参数的关关系2017.01-22017.12研究基于于磁流变智智能弹簧的的汽车主动动减振悬架架系统的多多场、多态态、多过程程的耦合动动力学理论论研究动力力学模型与与计算机仿仿真