文档介绍：硕士论文开题报告
论文名称:基于流-固耦合的油气弹簧特性研究
姓名:徐淑芳
学号:2010422071
专业:车辆工程
指导老师:郭孔辉教授庄晔副教授
所属院系:汽车工程学院
论文起止时间:2011年10月——2013年5月
2011年 10月
目录
1. 研究背景及意义 1
. 课题来源 1
. 课题意义 1
2. 国内外相关研究的现状分析 1
. 国外研究现状 2
. 国内研究现状 2
. 对比分析 3
3. 研究目标和内容 3
. 研究目标 3
. 研究内容 4
. 技术路线 5
4. 关键技术和解决方案 5
. 系统总体解决方案 5
. 关键技术及解决途径 6
. 现有条件和工作基础 7
5. 论文工作计划 8
6. 主要参考文献 8
研究背景及意义
课题来源
某公司与东风汽车技术中心合作的某款军车新型油气弹簧开发项目
课题意义
车辆振动影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,随着车辆行驶速度的提高,对车辆平顺性的要求将越来越高,因此对减振器也提出了更高的要求,要求减振器能使车辆振动系统阻尼比达到最佳匹配,以更好地满足车辆行驶平顺性和操作稳定性。油气弹簧结构简单,平顺性好,具有优越的可变刚度特性和良好的减振性能,能够满足轮式工程车辆在各种复杂和恶劣的非公路路面下正常行驶的需要,使车辆平顺性得到很大的提高。油气悬架是发展特种车辆和工程车辆最为关键的技术之一,也是悬架技术进一步发展的基础和桥梁。
油气弹簧阀系参数,即节流阀片厚度和节流缝隙大小,是影响阻尼特性的关键参数。然而油气弹簧阀系参数设计,一直是困扰油气弹簧设计的关键问题。目前国内、外虽然有学者对油气弹簧的参数设计进行了研究,但是还没有精确可靠的设计方法,大都是首先利用经验确定一个设计参数,然后经过反复试验和修改, 最终才确定一个参数设计值。油气悬架的工作特点是往复运动频繁,冲击大,频率较高,频带较宽,油气悬架易漏油和密封件寿命低是其突出的缺点, 成为几十年来国内外研究的关键技术问题。
随着CAD/CAE 技术的发展,尤其是流-固耦合仿真技术的发展和进步,在减振器设计阶段预测其性能并进行优化设计已经成为可能,这对于提高减振器的设计效率,缩短开发周期具有重要意义。减振器流-固耦合问题的建模和仿真分析是减振器动态特性分析技术的重要手段。油气悬架系统是以液压传动、控制技术和电子技术为基础的综合系统,建立油气弹簧的流-固耦合模型,对油气弹簧特性进行仿真分析,不仅可以有效提高模型精度,而且还能在不依赖于实验测试的基础上,获取十分详尽的减振器内部流场细节以及阀片非线性动力学响应特征,对于深入理解减振器的工作原理、改进结构设计、减少实验费用、缩短产品研发周期具有十分重要的意义。
国内外相关研究的现状分析
油气悬挂一般是以惰性气体(氮)作为弹性介质,以油液作为传力介质,呈现出很好的非线性特性,对重型越野车辆以及载货汽车都具有很好的匹配效果,在过去的几十年内针对油气悬架特性的仿真技术已开展了较多的研究工作,并建立了各种分析模型。这些分析模型可以分为三类,即物理参数模型(集总参数和分布参数模型)、等效参数化模型和非参数化模型。
国外研究现状
国外对油气弹簧定性定量的研究工作已经开展得比较全面,在结构参数设计以及结构参数对油气弹簧性能的影响方面研究比较深入,研究成果显著。国外学者曾对如何建立油气弹簧合理的数学模型进行了大量的理论探讨, Worden Tomlinson G. 。Koenraad 利用试验数据对油气弹簧的初始模型参数进行辨识,建立起参数化数学模型。V. Y. B. Yung 和 D. J. Cole 对油气弹簧在高频激励下的外部特性进行了研究。1998 年,加拿大皇后大学(Queen’s University)的 Donald Geoff Rideout以及康科迪亚大学(Concordia University)的 Sanjeev Chaudhary对互连油气弹簧的特性进行了分析。参数化模型由于其所含参数较多,往往存在校准时间长、计算速度慢等缺点;非参数化模型的建立往往需要对系统进行大量的试验研究,消耗成本巨大。
近年来,随着计算机辅助工程的发展,使得有限元法逐渐渗透到油气弹簧的设计与分析中,已经成为油气弹簧设计中的一个有力的工具,油气弹簧动态特性仿真技术迎来了新的契机,该领域的研究工作也日益受到重视。1997 年,美国 Delphi 底盘系统的 Lee 针对某单筒式充气减振器建立了数值仿真模型,对于阀片在油液压力作用下的挠度变形量这一关键参数则采用结构有限元方法(F