基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的应用技术研究3123774.docx

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1、基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的应用用技术研研究Reseaarchh onn thhe aappllicaatioon ttechhnollogyy off auutommobiile acttivee viibraatioon cconttroll suuspeensiion sysstemm bassed on maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng 湘潭大学土土木工程程与力学学学院 游世辉(按国家自自然科学学基金项项目申请请书编写写）摘 要要磁流变材料料主要包包括磁流流变液、磁磁流变泡泡沫和磁磁流变弹弹性体

2、等等，基于于磁流变变技术，可可以开发发出磁流流变阻尼尼器和磁磁流变智智能弹簧簧等器件件。一般般的主动动振动控控制系统统应可以以实时调调控刚度度、阻尼尼和高度度（位移移或车辆辆动态姿姿态），而而目前的的汽车减减振悬架架系统的的研究主主要集中中在基于于调整阻阻尼的磁磁流变阻阻尼器的的半主动动悬架系系统。为为此，本项目目希望发发展一种种基于磁磁流变技技术、集成智智能弹簧簧和阻尼尼器、可实时时调控刚刚度、阻阻尼和高高度的汽汽车主动动减振悬悬架系统统。本项项目主要要研究：1）磁流变变智能弹弹簧的多多学科设设计与优优化，基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的集集成设计计。2）基于磁磁流变

3、智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统的的动力学学模型及及动态性性能匹配配设计。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。 AbsstraactMagneetorrheoologgicaal mmateeriaals maiinlyy inncluude maggnettorhheollogiicall flluidds, maggnettorhheollogiicall fooamss annd mmagnnetoor

4、heeoloogiccal elaastoomerrs, bassed on maggnettorhheollogiicall teechnnoloogy, annd tthe devvicee suuch as thee maagneetorrheoologgicaal ddampper andd thhe mmagnnetoorheeoloogiccal inttellligeent sprringg caan bbe ddeveelopped. Thhe ggeneerall acctivve vvibrratiion conntrool ssysttem shoouldd coontr

5、rol reaal-ttimee sttifffnesss, dammpinng aand heiightt (ddispplaccemeent), bbut thee suuspeensiion sysstemm off auutommobiile aree maainlly cconccenttratted in thee seemi-acttivee suuspeensiion sysstemm addjusstinng ddamppingg baasedd onn maagneetorrheoologgicaal ddampper. Thhereeforre, we hoppe tto

6、 ddeveelopp ann acctivve vvibrratiion conntrool ssusppenssionn syysteem oof aadjuustiing stiiffnnesss, ddamppingg annd tthe heiightt off thhe aautoomobbilee innteggratted maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng aand dammperr. TThe proojecct mmainnly stuudiees：1) mulltiddisccipllinaary dess

7、ignn annd ooptiimizzatiion of thee magnnetoorheeoloogiccal inttellligeent sprringg, aand thee innteggratted dessignn off acctivve ssusppenssionn syysteem oof aautoomobbilee baasedd onn maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing. 2) thhe ddynaamicc moodell annd tthe mattchiing dessignn off thh

8、e ddynaamicc peerfoormaancee off acctivve ssusppenssionn syysteem oof aautoomobbilee baasedd onn maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing. 3)thee frrequuenccy sshifft cconttroll thheorry oof aactiive vibbrattionn coontrrol susspennsioon ssysttem of auttomoobille bbaseed oon mmagnnetoorheeol

9、oogiccal inttellligeent sprringg, aand acttivee coontrrol strrateegy forr hyybriid ffreqquenncy conntrool aand dammpinng rreguulattionn off acctivve ssusppenssionn syysteem oof iinteegraatedd maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing andd daampeer oof aautoomobbilee. 44)thhe eexpeerimmentts

10、aand apppliccatiion tecchniiquees oof tthe acttivee suuspeensiion sysstemm off auutommobiile andd thhe mmagnnetoorheeoloogiccal inttellligeent sprringg.报告正文（一）立项项依据与与研究内内容（不不超过1100000字）1. 项目目的立项项依据（研研究意义义、国内内外研究究现状及及发展动动态分析析,需结合合科学研研究发展展趋势来来论述科科学意义义; 或结结合国民民经济和和社会发发展中迫迫切需要要解决的的关键科科技问题题来论述述其应用用前景。附主要

11、参考文献目录）自19488年美国国国家标标准署工工程师JJacoob RRabiinoww发现了了磁流变变效应以以来，磁磁流变(Maggnettorhheollogiicall，MR)技术就就引起了了人们的的广泛关关注，一一直到220世纪纪80年代代初，由由于材料料科学的的快速发发展，特特别是工工程领域域对机电电一体化化的迫切切要求大大大增加加了对新新型功能能材料的的需求，这这再次引引起了磁磁流变技技术的研研究热潮潮。磁流变材料料主要包包括磁流流变液(MR Fluuidss)、磁磁流变泡泡沫(MMR FFoamms)和和磁流变变弹性体体(MRR ellasttomeers)等。磁磁流变材材料由

12、于于具有在在外部磁磁场作用用下流变变性能急急剧变化化的机电电耦合特特性和其其它相关关的高技技术特征征，且其其响应速速度快、可可逆性好好，以及及可以通通过调节节磁场大大小来控控制材料料的力学学、电学学、磁学学等性能能连续变变化的特特点，近近年来磁磁流变材材料在航航空航天天、车辆辆、机械械、建筑筑和振动动控制等等领域显显现出广广泛的应应用前景景。目前，磁流流变液和和相关器器件已经经在机械械工程、航航空航天天、精密密加工、汽汽车工业业、建筑筑工程等等领域得得到了广广泛的应应用。磁流变弹性性体是一一类由柔柔软弹性性基体嵌嵌入磁性性敏感颗颗粒制成成的磁弹弹性智能能材料，兼兼有磁流流变材料料和弹性性体的优

13、优点，如如响应快快、可逆逆性好、可可控能力力强等。这这种复合合材料能能承受大大应变和和表现出出磁弹性性效应，如如磁致应应力、变变形和有有效模量量的变化化1 22。磁流变弹性性体材料料具有许许多潜在在的应用用，如变变刚度轴轴衬、可可调吸振振器和阻阻尼器、减减噪系统统、隔振振器、冲冲击缓冲冲器、磁磁流变弹弹性体夹夹层梁、梁梁式吸振振器和传传感器 1 22和磁流变变（弹性性体）橡橡胶空气气弹簧3 等。为了提高磁磁流变弹弹性体的的力学性性能，游游仕平和和申请人人等（220100, 220122）使用用天然橡橡胶和合合成橡胶胶混合的的并用橡橡胶，并并在基体体中加入入短纤维维和尼龙龙帘线来来使材料料达到可

14、可实用化化的机械械性能4 5。将普通的橡橡胶空气气弹簧的的主体外外囊橡胶胶材料改改造成短短纤维和和尼龙帘帘线增强强型磁流流变橡胶胶材料，并并在适当当的位置置配置可可变化的的外加磁磁场，可可以制成成磁流变变（弹性性体）橡橡胶空气气弹簧（申申请人等等，20008) 66。磁磁流变橡橡胶空气气弹簧是是一种在在磁场变变化条件件下可以以实时控控制和改改变高度度和刚度度的弹簧簧。在外外加磁场场和控制制系统失失效时，可可保持一一般普通通橡胶空空气弹簧簧的正常常工作。将普通的橡橡胶空气气弹簧与与磁流变变液相结结合，并并在适当当的位置置配置可可变化的的外加磁磁场，可可以制造造出磁流流变液压压橡胶弹弹簧（申申请人

15、等等，20010) 77。磁磁流变液液压橡胶胶弹簧可可以通过过改变磁磁流变液液压按其其机械响响应时间间在较大大范围内内调整其其刚度和和高度，其其在较大大范围内内调整的的刚度和和高度与与普通液液压橡胶胶弹簧类类似。同同时，磁流变变液压橡橡胶弹簧簧还可以以通过改改变电磁磁体与线线圈产生生的电磁磁场强度度在一定定范围内内对其刚刚度和高高度进行行实时地地调整。在在外加磁磁场和控控制系统统失效时时，可保保持一般般普通液液压橡胶胶弹簧的的正常工工作。将普通的橡橡胶空气气弹簧与与磁流变变液压橡橡胶弹簧簧相结合合，并在在适当的的位置配配置可变变化的外外加磁场场，可以以制造出出磁流变变液压橡橡胶空气气弹簧（申申

16、请人等等，20010) 88。磁磁流变液液压橡胶胶空气弹弹簧通过过改变气气压和磁磁流变液液压按其其机械响响应时间间在较大大范围内内可以调调整其刚刚度和高高度，其其在较大大范围内内调整的的刚度和和高度与与普通橡橡胶空气气弹簧和和磁流变变液压橡橡胶弹簧簧相类似似。磁流流变液压压橡胶空空气弹簧簧还可以以通过改改变电磁磁体与线线圈产生生的电磁磁场强度度对其刚刚度和高高度进行行实时地地调整。在在外加磁磁场和控控制系统统失效时时，可保保持一般般普通液液压橡胶胶空气弹弹簧的正正常工作作。磁流变橡胶胶空气弹弹簧、磁磁流变液液压橡胶胶弹簧和和磁流变变液压橡橡胶空气气弹簧等等基于磁磁流变技技术的智智能弹簧簧可以广

17、广泛应用用于航空空、航天天、汽车车、火车车、舰船船、机械械和土木木工程等等领域。一般的主动动振动控控制系统统（如车车辆动态态姿态的的控制系系统）需需要具有有实时刚刚度和高高度控制制特性的的（空气气）弹簧簧来实现现，而磁磁流变体体阻尼器器在磁场场变化条条件下可可以实时时控制和和改变阻阻尼；从从而可以以将两者者集成为为一种实实时可控控刚度、阻阻尼和高高度的智智能型主主动振动动控制系系统。在国家政策策支持方方面，“低能耗耗与新能能源汽车车”、“智能材材料与结结构技术术”均已经经被列入入了国家家中长期期科学和和技术发发展规划划纲要（2006年-2020年）。国家“十二五”科学和技术发展规划包括“新能源

18、汽车”，“现代交通技术”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需求和学学科发展展趋势的的驱使下下，我们们提出本本项研究究课题，探探讨基于于磁流变变技术的的智能弹弹簧在汽汽车主动动减振悬悬

19、架系统统中的应应用技术术以及相相关的实实验技术术，可以以为汽车车减振降降噪提供供理论基基础。下面，我们们综合分分析国内内外基于于磁流变变技术的的汽车主主动和半半主动悬悬架系统统的应用用技术的的研究现现状及发发展动态态100。美国Lorrd公司司是世界界上最大大的磁流流变液供供应商，也也是磁流流变技术术商业开开发的先先驱，其其工程技技术人员员开发了了一种汽汽车磁流流变半主主动座椅椅悬架系系统-Mottionn Maasteer，并并申请了了专利。美国马里兰兰大学航航空工程程系在磁磁流变阻阻尼器的的设计理理论方面面一直处处于领先先地位，代代表世界界先进水水平，他他们也开开发了充充气补偿偿结构的的汽

20、车磁磁流变阻阻尼器。世界最大的的汽车零零部件制制造和系系统集成成商-美国德德尔夫(Dellphii)公司司与Loord公公司合作作开发了了汽车磁磁流变半半主动悬悬架系统统MaggneRRidee，并获获得了119999年度世世界百大大科技成成果奖。在在20005年底底特律北北美国际际汽车展展上又向向公众展展示了应应用于通通用公司司轿车上上的磁流流变减振振器。美国维吉尼尼亚工学学院车辆辆动力学学高级实实验室(AVDDL)利利用Loord公公司提供供的磁流流变阻尼尼器设计计了半主主动控制制系统，并并在Voolvoo VNN重型卡卡车和FFutuure carr轿车的的悬架上上进行了了道路试试验。内

21、华达大学学机械工工程系复复合智能能材料实实验室的的研究人人员和CCSA工工程公司司的工程程技术人人员开发发了军用用高机动动多用途途轮式车车(HMMMWVV)磁流流变阻尼尼器。2005年年通用公公司发布布的凯迪迪拉克SSRC系系列，其其悬架采采用了通通用汽车车研发实实验室为为同级别别车辆开开发出的的MRCC主动电电磁感应应悬架系系统。它它利用电电极来改改变减震震筒内磁磁性粒子子液体的的排列形形状，控控制传感感器测得得电脑可可在1秒内连连续反应应1 0000次次，动作作反应要要比传统统通过液液压或者者气压阀阀门的设设计更为为快速，堪堪称全球球动作最最快、最最先进的的阻尼控控制悬架架系统。奥迪公司最

22、最新TTT跑车采采用美国国德尔福福公司开开发的MMagnneRiide半半主动悬悬架。这这种全新新的悬架架使奥迪迪TT瞬变变操控性性能与抓抓地性能能更优越越，驾驶驶更加舒舒适。2006年年北京国国际车展展中发布布的法拉拉利5559 GGTB Fiooranno中，采采用了与与Dellphii共同开开发的SSCM磁磁流变液液悬架系系统，保保证了更更好的减减振效果果和车身身控制 。 2009年年德尔福福公司研研发出了了一款可可调刚度度磁流变变液悬架架系统11。该系系统将磁磁流变液液密封在在悬架系系统橡胶胶主体的的空腔中中, 并于于20110年应应用在了了保时捷捷公司的的车辆上上。综上所述，基基于调

23、整整阻尼和和包括应应用磁流流变阻尼尼器的汽汽车半主动减减振悬架架系统的的研究已已经趋于于成熟。而而在汽车车的主动动振动控控制中，运运用主动动减振悬悬架系统统的研究究较少。从从上面的的分析可可以发现现，基于于磁流变变技术的的智能弹弹簧在汽汽车主动动减振悬悬架系统统中的应应用技术术以及相相关的实实验技术术的研究究刚刚起起步，因因此，开开展这方方面的研研究具有有重要的的理论和和应用价价值。参考文献1卢秀秀首, 乔秀颖颖, 杨涛涛等. 磁流变变弹性体体的制备备与应用用研究进进展. 磁性材材料及器器件, 20111, 42(6): 1-6.2王宇宇飞, 何琳. 磁流变变弹性体体的研究究现状及及工程应应用

24、. 材料科科学与工工程学报报, 220100,(44): 6333-6336.3丁志志华, 游世辉. 磁流流变弹性性体橡胶胶空气弹弹簧的结结构设计计. 机械械设计与与制造. 20008, (110): 177-188. 4游仕仕平,钟喜春春,游世辉等. NNR/SSBR并并用橡胶胶基磁敏敏橡胶的的制备及及性能的的研究. 弹性性体. 20110, 20(1): 1-4.5游仕仕平, 游世辉, 曾德德长. 尼龙帘帘线增强强NR/SBRR并用胶胶基磁敏敏橡胶的的磁流变变效应及及其力学学性能. 机械械强度. 20012, 344(3): 3333-3377.6游世世辉等. 磁流流变弹性性体橡胶胶空气弹

25、弹簧. 中国. ZL2200662011033324.9. 20006.004.330.7游世世辉等. 一种种磁流变变液压橡橡胶弹簧簧. 中国国. ZLL2011010050885866.4. 20010.10.15.8游世世辉等. 一种种磁流变变液压橡橡胶空气气弹簧.中国. ZL 2011010052113300.7. 20110.110.227.9国家家自然科科学基金金委，中中国科学学院. 未来100年中国国学科发发展战略略. 北京京: 科学学出版社社. 220122.10于于学华，彭彭来森. 汽车车磁流变变悬架技技术进展展.新技术术新工艺艺.20009. 11王王芳. 德尔福推推出新型型

26、磁流变变液动力力总成悬悬置系统统. 中国国工业报报. 220099.2. 项目目的研究究内容、研研究目标标, 以及及拟解决决的关键键科学问问题。（此此部分为为重点阐阐述内容容）研究内容1) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的多学学科设计计优化与与集成设设计基于磁流变变技术的的智能弹弹簧具有有多场和和多态的的耦合效效应，而而基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统具具有多学学科的特特征。为为此，我我们需要要获得基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的多多领域设设计参数数、信息息以及相相互的关关联、演演化与集集成，需需要研究究基于磁磁流变智智能弹簧簧

27、的汽车车主动减减振悬架架系统的的统一建建模和关关联分析析，需要要进行基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的多多性能多多参数的的仿真分分析与协协同优化化。2) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的动力力学及动动态性能能匹配设设计 对对于基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统，动力力学性能能的优劣劣直接影影响系统统的整体体功能与与性能指指标，是是决定系系统能否否安全、高高效和和和谐运行行的关键键因素。为为此，我我们需要要研究基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的多多场、多多态、多多过程的的耦合动动力学理理论，得得到其动动力学模模

28、型、进进行计算算机仿真真，研究究基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统与与汽车的的结构及及环境的的动态性性能匹配配设计，从从而进行行基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统的的动力学学综合设设计。 3) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的主动动控制理理论基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的振动动带有驱驱动模式式，由此此引起的的振动和和振动控控制理论论变得复复杂，需需要分析析系统的的输入力力、承载载能力、刚刚度、以以及集成成系统的的阻尼等等的关联联关系，实实现对系系统振动动的有效效控制。研研究基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减

29、振悬悬架系统统的移频频控制理理论，研研究磁流流变智能能弹簧与与磁流变变阻尼器器集成的的汽车主主动减振振悬架系系统的混混合移频频控制和和阻尼调调控的主主动控制制策略。4) 磁流变智能能弹簧和和汽车主主动减振振悬架系系统的实实验技术术研究研究磁流变变材料的的磁致模模量和宏宏观静动动态力学学性能测测试。研研究磁流流变智能能弹簧的的宏观静静动态力力学性能能测试，阐阐明系统统结构与与力学参参数的关关系。研研究基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统在移频频控制时时的动态态力学性性能测试试。研究究磁流变变智能弹弹簧与磁磁流变阻阻尼器集集成的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的混合合移频控控制和阻阻

30、尼调控控时的动动态力学学性能测测试。研究目标发展一种可可实时调调控刚度度、阻尼尼和高度度（行程程或车辆辆动态姿姿态）的的集成基基于磁流流变技术术的智能能弹簧和和阻尼器器的汽车车主动减减振悬架架系统。拟解决的关关键科学学问题1） 磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统与汽汽车的结结构及环环境的动动态性能能匹配设设计，基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的动动力学综综合设计计。 2） 基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制理理论，磁流变变智能弹弹簧与磁磁流变阻阻尼器集集成的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的混合合移频控控制和阻阻尼调控控的主动动控

31、制策策略。3. 拟采采取的研研究方案案及可行行性分析析（包括括研究方方法、技技术路线线、实验验手段、关关键技术术等说明明）项目的顺利利实施依依赖于理理论分析析、数值值模拟和和试验测测试的协协同进行行，因此此本项目目将采用用理论、模模拟和试试验相结结合的研研究方法法。1) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的多学学科设计计优化与与集成设设计(1) 磁流变智能能弹簧的的设计、优优化与仿仿真由于流固边边界和动动态网格格划分问问题，有有限元和和边界元元会引起起不良的的后果，为为此选择择无网格格法会有有较好的的结果。运运用随机机无网格格方法模模拟磁流流变液与与磁流变变弹性体体在磁场场、

32、磁性性颗粒、基基体和各各种添加加剂等条条件变化化时的物物理与力力学机理理，并获获得相关关的物理理和力学学等材料料的设计计参数。运运用随机机无网格格数值仿仿真技术术研究具具有材料料正交异异性、几几何非线线性、边边界非线线性、多多场耦合合及动态态随机过过程等力力学特征征的磁流流变智能能弹簧的的工作机机理。基基于随机机无网格格法和智智能优化化计算方方法对磁磁流变智智能弹簧簧的设计计敏感性性、结构构可靠性性以及与与汽车结结构匹配配的结构构尺寸和和结构响响应的设设计反问问题进行行研究，为为磁流变变智能弹弹簧的设设计以及及应用匹匹配技术术提供理理论依据据。(2) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬

33、悬架系统统的设计计、协同同优化与与仿真目前，汽车车NVHH（Noiise、Vibbrattionn、Harrshnnesss）特性性分析研研究已经经得到了了非常迅迅速的发发展，而而形成系系统的研研究还需需要一段段时间。为为此，我我们可以以借鉴其其中的一一些概念念进行基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的研研究。基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的协同优优化应该该包括下下列三个个方面：1）汽车车结构NNVH特特性分析析的计算算机仿真真技术研研究，可可以采用用声振耦耦合的无无网格方方法进行行计算机机模拟。2）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的关键部件设

34、计研究，可以从源头和根本上解决问题。3）评价方法的研究。基于人的生理学、心理学和行为科学的汽车的乘员舒适度评价理论和实验方法可以完整的解决乘员舒适度评价问题。利用协同优化算法在每一个子系统不仅进行分析，而且进行设计优化，从而使评价目标、各关键部件设计和系统耦合的整体优化设计结合起来。2) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的动力力学及动动态性能能匹配设设计(1) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的动力力学与仿仿真运用网络系系统动力力学和多多刚体动动力学耦耦合的方方法，建建立基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的动力力学的动动力学模模型和计

35、计算机仿仿真。在在结构力力学中，利利用节点点（位置置）和节节点之间间的连杆杆描述整整个结构构框架，而而在离散散拓扑结结构优化化中, 强调结结构框架架的拓扑扑性质。在在研究连连续介质质力学的的无网格格法中，用用一点和和邻近周周围的覆覆盖来描描述基函函数。在在这里的的离散拓拓扑网络络结构动动力学的的结构性性描述中中，我们们引入图图论描述述法，如如在二维维的极大大可平面面图中，图图中的每每一个面面为三边边形（单单纯形）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

36、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弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统与汽车车的结构构及环境境的

37、动态态性能匹匹配设计计运用基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统与与汽车结结构振动动动态概概率设计计系统理理论，阐阐明基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统与汽车车结构系系统的动动态特性性与动力力学参数数的关联联关系。分分析基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统与汽车车结构系系统的非非线性特特征，应应用系统统动力学学方法及及系统工工程方法法探讨载载荷、工工况、运运行环境境和该系系统动力力学的动动态性能能匹配设设计。整整合基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统与汽车车结构系系统等子子系统的的多学科科，发展展出的一一种针对对汽车主主动减

38、振振悬架系系统动态态性能的的综合性性系统理理论体系系。此理理论体系系可根据据汽车主主动减振振悬架系系统各元元件参数数及环境境特征，定定量得出出其性能能的动态态化表现现以及各各环节的的振动特特征。(3) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的动力力学综合合设计 重点针对基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的动动力学分分析及汽汽车结构构综合设设计进行行深入研研究，并并进行相相关的实实验研究究。主要要包括以以下内容容：(aa) 对对基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统进进行动力力学特性性分析的的综合设设计。(b) 利用网网络系统统动力学学和多刚刚体动

39、力力学耦合合的方法法分析基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统在不不同工况况下的频频率和模模态情况况。(cc) 研研究通过过改变外外加磁场场，使刚刚度及结结构参数数具有良良好的动动态特性性。(dd) 建建立基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的网络络系统动动力学模模型，计计算振动动模态及及频率。(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弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的主动动控制理理论(1) 基于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制理理论基于磁流

40、变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制的的目标是是调整磁磁流变智智能弹簧簧的频率率和减振振对象的的振动主主频率之之间的关关系，以以达到在在较宽频频带内控控制振动动的目的的和最佳佳的减振振效果。在在振动信信号分析析中，小小波函数数具有良良好的时时频局部部化特性性，因此此，小波波分析方方法为振振动信号号的时频频分析提提供了有有力的手手段。多多分辨率率分析是是小波分分析方法法中的重重要算法法。小波波包方法法是对多多分辨率率分析的的改进，它它具有对对信号的的自适应应性，能能够根据据信号的的特性，自自动选取取不同的的时频分分辨率，从从而弥补补了多分分辨率分分析的不不足。从从小波包包分析

41、方方法可以以提出一一种新的的移频算算法，从从而可以以建立基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的移移频控制制理论。(2) 磁流变智能能弹簧与与磁流变变阻尼器器集成的的汽车主主动减振振悬架系系统的混混合移频频控制和和阻尼调调控的主主动控制制策略 从上述建立立的基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制理理论出发发，结合合选择目目前已有有的阻尼尼调控的的半主动动控制方方法，通通过模拟拟分析和和实验对对比，可可以得到到混合移移频控制制和阻尼尼调控的的主动控控制方法法。4) 磁流变智能能弹簧和和汽车主主动减振振悬架系系统的实实验技术术研究(1) 磁流变材料料宏观

42、静静动态力力学性能能测试磁流变材料料的磁致致模量和和宏观静静动态力力学性能能测试，磁磁流变材材料的磁磁致模量量和宏观观静动态态力学的的测试技技术目前前已有一一些成功功的试验验系统。(2) 磁流变智能能弹簧的的宏观静静动态力力学性能能测试一般的动静静态力学学分析试试验系统统，在加加装了外外加磁场场产生系系统后，可可以测定定磁流变变智能弹弹簧的宏宏观动静静态力学学性能。对对磁流变变智能弹弹簧的力力学性能能和参数数进行分分析，可可以为相相应器件件的匹配配设计提提供研究究基础。(3) 磁流变智能能弹簧的的移频控控制动态态力学性性能测试试在上述测试试系统中中，在移频控控制下，研究究基于磁磁流变智智能弹簧

43、簧的汽车车主动减减振悬架架系统的的动态力力学性能能测试。(4) 磁流变智能能弹簧与与磁流变变阻尼器器集成的的汽车主主动减振振悬架系系统的动动态力学学性能测测试在上述测试试系统中中，在混混合移频频控制和和阻尼调调控下，研研究磁流流变智能能弹簧与与磁流变变阻尼器器集成的的汽车主主动减振振悬架系系统的动动态力学学性能测测试。在江西省教教育厅科科技项目目(20003)、九江江市重点点工业攻攻关配套套项目(20004)、江江西省科科技厅科科技攻关关项目(20004)、江江西省科科技厅国国际科技技合作计计划项目目(20007)、国家家科技部部国际科科技合作作计划项项目(220088) 、国国家自然然科学基

44、基金面上上项目（2014）、以及其他项目的资助下，申请人对磁流变材料与技术、基于磁流变技术的智能弹簧及其在主动减振和降噪中的应用，以及随机无网格法和智能算法及其在机械和工程结构数值分析中的应用，进行了10多年的研究。在磁流变技术的理论与应用，以及随机无网格法的研究方面积累了较好的研究基础。刚完成的国家科技部国际科技合作计划项目“磁流变弹性体（橡胶）空气弹簧的研究与开发” ，是与英国格拉斯哥大学的英国皇家院士和电磁材料力学的国际知名学者Ogden教授研究组合作完成的，总经费620万元人民币。在该项目的研究、管理与实施的过程中，申请人得到了很好的锻炼。对于纤维增强型磁流变弹性体材料的制备、机械性能

45、改善、微观演化特征、磁致力学行为、炭黑等添加剂对磁流变弹性体的力学性能的影响、纤维增强型磁流变（弹性体）橡胶空气弹簧等智能弹簧的开发制作和力学行为进行了初步研究，获得了初步的研究成果。 项项目申请请人所在在学院在在流变学学领域具具有传统统的学科科优势和和学术影影响，拥拥有“一般力力学与力力学基础础”国家重重点学科科、“一般力力学与力力学基础础”博士点点和力学学博士后后科研流流动站，研研究条件件和实验验设备完完全可以以满足本本项目研研究的需需要。项目申请人人曾在澳澳大利亚亚悉尼大大学机械械工程系系和英国国格拉斯斯哥大学学土木工工程系和和机械工工程系从从事学术术访问和和合作研研究4年多。22008

46、8年至20011年年在英国国格拉斯斯哥大学学的英国国皇家院院士和电电磁材料料力学的的国际知知名学者者Ogdden教教授的指指导下，进进行国际际合作与与交流的的经历和和经验，为为本项目目的深入入研究打打下了坚坚实的基基础。4. 本项项目的特特色与创创新之处处本项目考虑虑了基于于磁流变变技术的的智能弹弹簧具有有的多场场和多态态的耦合合效应和和基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统具具有的多多学科特特征。从从获得基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的多多领域设设计参数数、信息息以及相相互的关关联、演演化与集集成入手手，解决决基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬

47、架架系统的的统一建建模和关关联分析析，以及及基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统的的多性能能多参数数的仿真真分析与与协同优优化。考考虑了基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的耦耦合动力力学的多多场、多多态、多多过程模模型，研研究基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统与汽车车的结构构及环境境的动态态性能匹匹配设计计和综合合设计。考考虑了基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统振动动带有的的驱动模模式，研研究基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制理理论，研研究磁流流变智能能弹簧与与磁流变变阻尼器器集成的的汽车主主动减振振悬架系系统的混混合移频频控制和和阻尼调调控的主主动控制制策略。本本项目具具有多场场理论、多多学科设设计、固固体力学学、动力力学、复复杂系统统和控制制理论等等学科的的交叉特特色。本项目的创创新之处处在于：考虑了了基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统与与汽车的的结构及及环境的的动态性性能匹配配设计和和基于磁磁流变智智能弹簧簧的汽车车主动减减振悬架架系统的的动力学学综合设设计，研研究基于于磁流变变智能弹弹簧的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的移频频控制理理论，磁流变变智能弹弹簧与磁磁流变阻阻尼器集集成的汽汽车主动动减振悬悬架系统统的混合合移频控控制和阻阻尼调控控的