【《车辆座椅阻尼器仿真计算及性能测试案例》2100字】

车辆座椅阻尼器仿真计算及性能测试案例目录TOC\o"1-3"\h\u21391车辆座椅阻尼器仿真计算及性能测试案例 1180071.1二维模型仿真模型建立，计算 1183141.1.1定义材料 2264311.1.2网格划分 2200691.1.3边界条件设定及激励设定 2301011.1.4后处理及分析 371221.2三维模型仿真模型建立，计算 41601.2.1模型建立 427711.2.2激励设置 4176181.2.3边界设置 4178581.2.4后处理 4194841.3阻尼器性能测试 571031.3.1参数计算 5189901.3.2仿真结果及分析 6二维模型仿真模型建立，计算阻尼器的具体结构如图2.6所示，在阻尼器工作时，整个环形间隙内充满磁流变液，当给线圈通以电流时在线圈周围会产生磁场驱动磁流变液流动。由第三章内容可知，在利用AnsysMaxwell仿真时阻尼通道处磁流变液的磁感应强度应达到0.25T左右。在设计仿真模型时，因为软件的特殊性，我们需要将每一部分进行块划分（划分的结构也包括空气），对将要进行仿真的区域进行网格化，将其进行二维的刨析，具体结构如下图所示图4.1二维结构划分图定义材料在图4.1中，结构1为缸壁，结构2为磁流变液，结构3为线圈，结构4为活塞和铁芯，结构5为活塞杆，结构6为空气层。其中缸壁、活塞和铁芯的材料为工业纯铁；活塞杆材料为45钢；对于磁流变液来讲，因其磁导率相比工业纯铁及45钢的磁导率要小得多，因此将其磁导率近似为真空磁导率。在结构3处为线圈缠绕处，将其材料简化为空气。综上，既区域1，4材料为工业纯铁；区域2，3，6为真空(密封条件下)；区域5为45钢。网格划分因为该设计对仿真结果的要求并不高，因此在进行网格划分时我们选择系统的默认值即可。具体划分如图：图4.2网格划分边界条件设定及激励设定边界条件设定在AnsysMaxwell中，边界条件的划分及其重要，边界条件的划分关系着所求的阻尼通道处是否满足所求的磁感应强度条件，并且关系着缸壁，铁芯及活塞是否满足强度要求。在选取边界时，将每一条边都与要划近边界中，使无穷远处为零电势电。激励设定如图4.1，因在激励设置时，所显示的设置电流需要由磁动势代替，但是单位不变。因此在区域3设置的参数为280A,电流密度为A/m²。需要注意的是，左侧和右侧的方向是相反的，当设置完一侧激励后，需要将另一侧的激励源设置成负数。后处理及分析处理结果如下图所示。图4.3磁力线分布图图4.4磁感应强度分布图图4.5磁场分布图如图4.3所示，磁力线由铁芯出发，经活塞端面、阻尼通道、缸壁、阻尼通道、活塞端面最后回到铁芯处行程闭合回路，且在活塞两端面处磁力线与磁力线大致呈垂直状态，因此验证了磁路设计的正确性。在图4.4中，我们可以观察到磁感应强度在两侧缸壁和铁芯与活塞的交界处最大，约为0.59~0.63T之间，小于理论上工业纯铁所能承受的最大值1.65T;活塞杆处的磁感应强度约在0.159~0.238T之间，远小于45钢理论承受值1.85T。图4.5中，我们可以观察到阻尼通道处的磁感应强度最大，约在2.4~2.6T之间与理论计算值2.5T相吻合。图4.5局部磁感应强度分布图三维模型仿真模型建立，计算模型建立不同于二位模型的是，空气层无需作为模块进行画出，具体模型如下所示图4.6三维结构划分图激励设置且在设置激励源的时候需要对模型进行平面处理，及将模型分割成无数个面，选取其中一个面进行激励设置，且无需担心正负问题。边界设置由于在对3D进行建模时，默认将无穷远处设为零电势点，因此无需对边界条件进行设置，直接进行仿真即可。后处理处理结果如图：图4.7局部仿真结果图如图所示，阻尼通道处的磁感应强度为0.25~0.28T之间，再次符合了设计要求，验证了三维结构的正确性。阻尼器性能测试本小节意在通过Matlab进行曲线拟合，得到力与速度及立于唯一曲线，并以软件运行结果检验计算是否合理，所选结构是否可靠；在分析结果中观察不同阻尼器运动速度下对应阻尼力的关系，为实际应用积累实验数据。在计算中，阻尼器减振速度采取正弦运动形式使阻尼器产生往复运动。参数计算由式(3.14)，阻尼器阻尼力中，阻尼系数为：(4.1)可控阻尼为：(4.2)其中，剪切屈服应力为：(4.3)式(4.3)中，K和β为流体常数，经查，MRF-140CG磁流变液的K=0.02，β=1.08。设阻尼器的振动频率f为16HZ，振动幅度A为±50mm，则有振动位移方程为：(4.4)则振动速度方程为：(4.5)在进行仿真之前，我们需要对电流的大小进行设置，分别为：0A,0.5A,1.0A,1.5A和2A。并设置补偿压强为1MPa。仿真结果及分析图4.8位移-阻尼力图像图4.9速度-阻尼力图像由图4.8所示，在控制速度变量的情况下，当通电电流增加时，阻尼器中间所围面积逐渐增大，表明阻尼器阻尼力越大，减振器振动耗能量越大，所达到的减振效果越好。且对于图4.8来讲，以上下两侧图像的交点相连所得交线为基准，上方的曲线与交线所围的面积是阻尼器拉伸过程做功，下方的曲线与交线所围的面积是阻尼器压缩过程做功。对于所设计阻尼器来讲，拉伸行程的阻尼力明显大于压缩行程的阻尼力的原因是因为压缩行程的空气补偿所致,同样地，拉伸过程所做的功也就大于压缩过程中所做功的绝对值。图4.9所显示为阻尼力速度特性曲线。同一折现，在控制电流变量的情况下，阻尼器阻尼力与速度大致呈正弦函数关系，速度越大，阻尼力越大。具体原因由图3.2可知，磁流变液的剪切应力随着剪切速度的变化而变化。当电流为0A时，阻尼器阻尼力与激振速度呈直线递增关系，在速度为0后的极短时间内