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.docx

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1、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应应用技术术研究Reseearcch oon tthe apppliccatiion tecchnoologgy oof aautoomobbilee acctivve vvibrratiion conntrool ssusppenssionn syysteembaasedd onn maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing 湘潭大学学土木工工程与力力学学院院游世辉(按国家家自然科科学基金金项目申申请书编编写）30摘要磁流变材材料主要要包括磁磁流变液液、磁流流变泡沫沫和磁流流变弹性性

2、体等，基于磁磁流变技技术，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），而目前前的汽车车减振悬悬架系统统的研究究主要集集中在基基于调整整阻尼的的磁流变变阻尼器器的半主主动悬架架系统。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）基于磁磁流变智智

3、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移频控控制理论论，以及及集成磁磁流变智智能弹簧簧与磁流流变阻尼尼器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调调控阻尼尼的主动动控制策策略。44）磁流变变智能弹弹簧和汽汽车主动动减振悬悬架系统统的实验验和应用用技术。 AbsstraactMagnnetoorheeoloogiccal matteriialss maainlly iinclludee maagneetorrheoologgicaal ffluiids, maagneetorrheool

4、oggicaal ffoamms aand maggnettorhheollogiicall ellasttomeers, baasedd onn maagneetorrheoologgicaal ttechhnollogyy, aand thee deevicce ssuchh ass thhe mmagnnetoorheeoloogiccal dammperr annd tthe maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng ccan be devveloopedd. TThe genneraal aactiive vibbrattio

5、nn coontrrol sysstemm shhoulld cconttroll reeal-timme sstifffneess, daampiing andd heeighht (dissplaacemmentt), butt thhe ssusppenssionn syysteem oof aautoomobbilee arre mmainnly conncenntraatedd inn thhe ssemii-acctivve ssusppenssionn syysteem aadjuustiing dammpinng bbaseed oon mmagnnetoorheeoloogi

6、ccal dammperr. TTherrefoore, wee hoope to devveloop aan aactiive vibbrattionn coontrrol susspennsioon ssysttem of adjjusttingg sttifffnesss, dammpinng aand thee heeighht oof tthe auttomoobille iinteegraatedd maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing andd daampeer. Thee prrojeect maiinlyy stt

7、udiies：1) mulltiddisccipllinaary dessignn annd ooptiimizzatiion of thee maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing, annd tthe inttegrrateed ddesiign of acttivee suuspeensiion sysstemm off auutommobiile bassed on maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng. 2) thee dyynammic moddel andd

8、thhe mmatcchinng ddesiign of thee dyynammic perrforrmannce of acttivee suuspeensiion sysstemm off auutommobiile bassed on maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng. 3)tthe freequeencyy shhiftt coontrrol theeoryy off acctivve vvibrratiion conntrool ssusppenssionn syysteem oof aautoomobbilee b

9、aasedd onn maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing, annd aactiive conntrool sstraateggy ffor hybbridd frrequuenccy cconttroll annd ddamppingg reegullatiion of acttivee suuspeensiion sysstemm off innteggratted maggnettorhheollogiicall inntellliggentt spprinng aand dammperr off auutommobiile

10、. 4)thee exxperrimeentss annd aappllicaatioon ttechhniqquess off thhe aactiive susspennsioon ssysttem of auttomoobille aand thee maagneetorrheoologgicaal iinteelliigennt sspriing.报告正文文（一）立立项依据据与研究究内容（不超过过100000字字）1. 项项目的立立项依据据（研究究意义、国内外外研究现现状及发发展动态态分析,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

11、要解决的的关键科科技问题题来论述述其应用用前景。附主要要参考文文献目录录）自19448年美美国国家家标准署署工程师师Jaccob Rabbinoow发现现了磁流流变效应应以来，磁流变变(Maagneetorrheoologgicaal，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，这再次次引起了了磁流变变技术的的研究热热潮。磁流变材材料主要要包括磁磁流变液液(MRR Flluidds)、磁流变变泡沫(MR Foaams)和磁流流变弹性性体(MM

12、R eelasstommerss)等。磁流变变材料由由于具有有在外部部磁场作作用下流流变性能能急剧变变化的机机电耦合合特性和和其它相相关的高高技术特特征，且且其响应应速度快快、可逆逆性好，以及可可以通过过调节磁磁场大小小来控制制材料的的力学、电学、磁学等等性能连连续变化化的特点点，近年年来磁流流变材料料在航空空航天、车辆、机械、建筑和和振动控控制等领领域显现现出广泛泛的应用用前景。目前，磁磁流变液液和相关关器件已已经在机机械工程程、航空空航天、精密加加工、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。磁流变弹弹性体是是一类由由柔软弹弹性基体体嵌入磁磁性敏感感颗粒制制成的磁磁弹性智智能

13、材料料，兼有有磁流变变材料和和弹性体体的优点点，如响响应快、可逆性性好、可可控能力力强等。这种复复合材料料能承受受大应变变和表现现出磁弹弹性效应应，如磁磁致应力力、变形形和有效效模量的的变化1 2。磁流变弹弹性体材材料具有有许多潜潜在的应应用，如如变刚度度轴衬、可调吸吸振器和和阻尼器器、减噪噪系统、隔振器器、冲击击缓冲器器、磁流流变弹性性体夹层层梁、梁梁式吸振振器和传传感器 1 22和磁磁流变（弹性体体）橡胶胶空气弹弹簧33等。为了提高高磁流变变弹性体体的力学学性能，游仕平平和申请请人等（20110, 20112）使使用天然然橡胶和和合成橡橡胶混合合的并用用橡胶，并在基基体中加加入短纤纤维和尼

14、尼龙帘线线来使材材料达到到可实用用化的机机械性能能4 55。将普通的的橡胶空空气弹簧簧的主体体外囊橡橡胶材料料改造成成短纤维维和尼龙龙帘线增增强型磁磁流变橡橡胶材料料，并在在适当的的位置配配置可变变化的外外加磁场场，可以以制成磁磁流变（弹性体体）橡胶胶空气弹弹簧（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，可保持持一般普普通橡胶胶空气弹弹簧的正正常工作作。将普通的的橡胶空空气弹簧簧与磁流流变液相相结合，并在适适当的位位置配置置可变化化的外加加磁场，可以制制造出磁磁流变

15、液液压橡胶胶弹簧（申请人人等，220100) 7。磁流变变液压橡橡胶弹簧簧可以通通过改变变磁流变变液压按按其机械械响应时时间在较较大范围围内调整整其刚度度和高度度，其在在较大范范围内调调整的刚刚度和高高度与普普通液压压橡胶弹弹簧类似似。同时时，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。在外加加磁场和和控制系系统失效效时，可可保持一一般普通通液压橡橡胶弹簧簧的正常常工作。将普通的的橡胶空空气弹簧簧与磁流流变液压压橡胶弹弹簧相结结合，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

16、压橡胶空空气弹簧簧（申请请人等，20110) 8。磁流流变液压压橡胶空空气弹簧簧通过改改变气压压和磁流流变液压压按其机机械响应应时间在在较大范范围内可可以调整整其刚度度和高度度，其在在较大范范围内调调整的刚刚度和高高度与普普通橡胶胶空气弹弹簧和磁磁流变液液压橡胶胶弹簧相相类似。磁流变变液压橡橡胶空气气弹簧还还可以通通过改变变电磁体体与线圈圈产生的的电磁场场强度对对其刚度度和高度度进行实实时地调调整。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。磁流变橡橡胶空气气弹簧、磁流变变液压橡橡胶弹簧簧和磁流流变液压压橡胶空空气弹簧簧等基于于磁流变变技术的的

17、智能弹弹簧可以以广泛应应用于航航空、航航天、汽汽车、火火车、舰舰船、机机械和土土木工程程等领域域。一般的主主动振动动控制系系统（如如车辆动动态姿态态的控制制系统）需要具具有实时时刚度和和高度控控制特性性的（空空气）弹弹簧来实实现，而而磁流变变体阻尼尼器在磁磁场变化化条件下下可以实实时控制制和改变变阻尼；从而可可以将两两者集成成为一种种实时可可控刚度度、阻尼尼和高度度的智能能型主动动振动控控制系统统。在国家政政策支持持方面，“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（20006年-20020年年）。国国家“十二五五”科学

18、和和技术发发展规划划包括“新能源源汽车”，“现代交交通技术术”和“高端装装备制造造”。国家家自然科科学基金金“十二五五”发展规规划中，“复杂机机电系统统的功能能原理与与集成科科学” 被列为为重点领领域。220122年国家家自然科科学基金金委和中中国科学学院联合合出版的的“未来100年中国国学科发发展战略略”包括下下列相关关的支持持方向：“随机系系统动力力学与控控制”、“动力学学系统的的演化模模式、设设计方法法与控制制理论”、“多场耦耦合理论论与智能能材料及及结构力力学”、“振动与与噪声控控制与利利用”和“面向机机-电-液-声-光-磁-信息等等多学科科交叉、多场耦耦合分析析与设计计的方法法研究”

19、9。在国民经经济发展展需求和和学科发发展趋势势的驱使使下，我我们提出出本项研研究课题题，探讨讨基于磁磁流变技技术的智智能弹簧簧在汽车车主动减减振悬架架系统中中的应用用技术以以及相关关的实验验技术，可以为为汽车减减振降噪噪提供理理论基础础。下面，我我们综合合分析国国内外基基于磁流流变技术术的汽车车主动和和半主动动悬架系系统的应应用技术术的研究究现状及及发展动动态110。美国Loord公公司是世世界上最最大的磁磁流变液液供应商商，也是是磁流变变技术商商业开发发的先驱驱，其工工程技术术人员开开发了一一种汽车车磁流变变半主动动座椅悬悬架系统统-MMotiion Massterr，并申申请了专专利。美国

20、马里里兰大学学航空工工程系在在磁流变变阻尼器器的设计计理论方方面一直直处于领领先地位位，代表表世界先先进水平平，他们们也开发发了充气气补偿结结构的汽汽车磁流流变阻尼尼器。世界最大大的汽车车零部件件制造和和系统集集成商-美国国德尔夫夫(Deelphhi)公公司与LLordd公司合合作开发发了汽车车磁流变变半主动动悬架系系统MaagneeRidde，并并获得了了19999年度度世界百百大科技技成果奖奖。在220055年底特特律北美美国际汽汽车展上上又向公公众展示示了应用用于通用用公司轿轿车上的的磁流变变减振器器。美国维吉吉尼亚工工学院车车辆动力力学高级级实验室室(AVVDL)利用Loord公公司提

21、供供的磁流流变阻尼尼器设计计了半主主动控制制系统，并在VVolvvo VVN重型型卡车和和Futturee caar轿车车的悬架架上进行行了道路路试验。内华达大大学机械械工程系系复合智智能材料料实验室室的研究究人员和和CSAA工程公公司的工工程技术术人员开开发了军军用高机机动多用用途轮式式车(HHMMWWV)磁磁流变阻阻尼器。20055年通用用公司发发布的凯凯迪拉克克SRCC系列，其悬架架采用了了通用汽汽车研发发实验室室为同级级别车辆辆开发出出的MRRC主动动电磁感感应悬架架系统。它利用用电极来来改变减减震筒内内磁性粒粒子液体体的排列列形状，控制传传感器测测得电脑脑可在11秒内连连续反应应1

22、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，堪称全全球动作作最快、最先进进的阻尼尼控制悬悬架系统。奥迪公司司最新TTT跑车车采用美美国德尔尔福公司司开发的的MaggneRRidee半主动动悬架。这种全全新的悬悬架使奥奥迪TTT瞬变操操控性能能与抓地地性能更更优越，驾驶更更加舒适适。20066年北京京国际车车展中发发布的法法拉利5559 GTBB Fiioraano中中，采用用了与DDelpphi共共同开发发的SCCM磁流流变液悬悬架系统统，保证证了更好好的减振振效果和和车身控控制。20099年德尔尔福公司司研发出出了一款款可调刚刚度磁流流变液悬悬架系统统1

23、11。该该系统将将磁流变变液密封封在悬架架系统橡橡胶主体体的空腔腔中, 并于20010年年应用在在了保时时捷公司司的车辆辆上。综上所述述，基于于调整阻阻尼和包包括应用用磁流变变阻尼器器的汽车车半主动减减振悬架架系统的的研究已已经趋于于成熟。而在汽汽车的主主动振动动控制中中，运用用主动减减振悬架架系统的的研究较较少。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。参考文献献1卢卢秀首, 乔秀秀颖, 杨涛等等. 磁流流变弹性性体的制

24、制备与应应用研究究进展. 磁性性材料及及器件, 20011, 422(6): 11-6.2王王宇飞, 何琳琳. 磁流流变弹性性体的研研究现状状及工程程应用. 材料料科学与与工程学学报, 20110,(4): 6333-6636.3丁丁志华, 游世世辉. 磁流变变弹性体体橡胶空空气弹簧簧的结构构设计. 机械械设计与与制造. 20008, (110): 177-188. 4游游仕平,钟喜春春,游世辉辉等. 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游游仕平, 游世世辉, 曾德长长. 尼龙龙帘线增增强NRR/SBBR并用用胶

25、基磁磁敏橡胶胶的磁流流变效应应及其力力学性能能. 机械械强度. 20012, 344(3): 3333-3377.6游游世辉等等. 磁流流变弹性性体橡胶胶空气弹弹簧. 中国. ZL2200662011033324.9. 20006.004.330.7游游世辉等等. 一种种磁流变变液压橡橡胶弹簧簧. 中国国. ZZL2001011050085886.44. 220100.100.155.8游游世辉等等. 一种种磁流变变液压橡橡胶空气气弹簧.中国. ZL 2011010052113300.7. 20010.10.27.9国国家自然然科学基基金委，中国科科学院. 未来来10年中中国学科科发展战战略.

26、 北京: 科学出出版社. 20012.10于学华华，彭来来森. 汽车磁磁流变悬悬架技术术进展.新技术术新工艺艺.20009. 11王芳. 德尔福福推出新新型磁流流变液动动力总成成悬置系系统. 中国工工业报. 20009.2. 项项目的研研究内容容、研究究目标, 以及及拟解决决的关键键科学问问题。（此部分分为重点点阐述内内容）研究内容容1) 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学科设设计优化化与集成成设计基于磁流流变技术术的智能能弹簧具具有多场场和多态态的耦合合效应，而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具有多多学科的的特征。为此，我们需需要获得得基于磁磁

27、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领域域设计参参数、信信息以及及相互的的关联、演化与与集成，需要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统一一建模和和关联分分析，需需要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多性能能多参数数的仿真真分析与与协同优优化。2) 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及及动态性性能匹配配设计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、高效和和和谐运运行的关关键因素素。为此此，我

28、们们需要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多场场、多态态、多过过程的耦耦合动力力学理论论，得到到其动力力学模型型、进行行计算机机仿真，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与汽汽车的结结构及环环境的动动态性能能匹配设设计，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) 基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的主主动控制制理论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振振动带有有驱动模模式，由由此引起起的振动动和振动动控制理理论变得得复杂，需要分分析系统统的输入入力、承承载能力

29、力、刚度度、以及及集成系系统的阻阻尼等的的关联关关系，实实现对系系统振动动的有效效控制。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移移频控制制理论，研究磁磁流变智智能弹簧簧与磁流流变阻尼尼器集成成的汽车车主动减减振悬架架系统的的混合移移频控制制和阻尼尼调控的的主动控控制策略略。4) 磁流变智智能弹簧簧和汽车车主动减减振悬架架系统的的实验技技术研究究研究磁流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。研究磁磁流变智智能弹簧簧的宏观观静动态态力学性性能测试试，阐明明系统结结构与力力学参数数的关系系。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在在移频控控

30、制时的的动态力力学性能能测试。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时的的动态力力学性能能测试。研究目标标发展一种种可实时时调控刚刚度、阻阻尼和高高度（行行程或车车辆动态态姿态）的集成成基于磁磁流变技技术的智智能弹簧簧和阻尼尼器的汽汽车主动动减振悬悬架系统统。拟解决的的关键科科学问题题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

31、频控制理理论，磁磁流变智智能弹簧簧与磁流流变阻尼尼器集成成的汽车车主动减减振悬架架系统的的混合移移频控制制和阻尼尼调控的的主动控控制策略略。3. 拟拟采取的的研究方方案及可可行性分分析（包包括研究究方法、技术路路线、实实验手段段、关键键技术等等说明）项目的顺顺利实施施依赖于于理论分分析、数数值模拟拟和试验验测试的的协同进进行，因因此本项项目将采采用理论论、模拟拟和试验验相结合合的研究究方法。1) 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学科设设计优化化与集成成设计(1) 磁流变智智能弹簧簧的设计计、优化化与仿真真由于流固固边界和和动态网网格划分分问题，有限元元和边界界元会引引

32、起不良良的后果果，为此此选择无无网格法法会有较较好的结结果。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、磁性性颗粒、基体和和各种添添加剂等等条件变变化时的的物理与与力学机机理，并并获得相相关的物物理和力力学等材材料的设设计参数数。运用用随机无无网格数数值仿真真技术研研究具有有材料正正交异性性、几何何非线性性、边界界非线性性、多场场耦合及及动态随随机过程程等力学学特征的的磁流变变智能弹弹簧的工工作机理理。基于于随机无无网格法法和智能能优化计计算方法法对磁流流变智能能弹簧的的设计敏敏感性、结构可可靠性以以及与汽汽车结构构匹配的的结构尺尺寸和结结构响应应的设计计反问题题进行

33、研研究，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) 基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振悬架系系统的设设计、协协同优化化与仿真真目前，汽汽车NVVH（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。为此，我们可可以借鉴鉴其中的的一些概概念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研究。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的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

34、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关键键部件设设计研究究，可以以从源头头和根本本上解决决问题。3）评价价方法的的研究。基于人人的生理理学、心心理学和和行为科科学的汽汽车的乘乘员舒适适度评价价理论和和实验方方法可以以完整的的解决乘乘员舒适适度评价价问题。利用协协同优化化算法在在每一个个子系统统不仅进进行分析析，而且且进行设设计优化化，从而而使评价价目标、各关键键部件设设计和系系统耦合合的整体体优化设设计结合合起来。2) 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及及动态性性能匹配配

35、设计(1) 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与与仿真运用网络络系统动动力学和和多刚体体动力学学耦合的的方法，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动动力学的的动力学学模型和和计算机机仿真。在结构构力学中中，利用用节点（位置）和节点点之间的的连杆描描述整个个结构框框架，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。在研究究连续介介质力学学的无网网格法中中，用一一点和邻邻近周围围的覆盖盖来描述述基函数数。在这这里的离离散拓扑扑网络结结构动力力学的结结构性描描述中，我们引引入图论论描述法法，如在在二维的的极大可可平面图图中，图图中

36、的每每一个面面为三边边形（单单纯形）k3，类似似有限元元中的三三边形单单元，在在三维类类似有限限元中的的四面体体（单纯纯形）单单元，每每一个立立体均为为K4。在二二维极大大可平面面图中，一点和和连接该该点邻近近周围的的N个点连连接的轮轮图可以以描述该该点的连连接关系系和局部部性质，近似地地等价于于无网格格法中用用一点和和邻近周周围的覆覆盖的逼逼近，三三维可以以类推。以图论论的观点点，结构构力学、有限元元和无网网格法中中的刚度度矩阵可可以看成成图论中中的邻接接矩阵（其系数数为0和1），刚刚度矩阵阵的刚度度系数可可以看成成邻接矩矩阵系数数的加权权系数、或邻接接刚度矩矩阵系数数，加权权系数与与连接关

37、关系有关关，这样样拓扑结结构网络络动力学学的基本本关系就就完全确确定下来来了。在在拓扑结结构网络络系统动动力学的的系统性性描述中中，网络络系统动动力学的的外力场场可以看看成系统统的输入入，而系系统动力力学的输输出表述述为结构构系统的的响应结结果，磁磁场力的的反馈可可以对系系统进行行调控，同时，可以建建立网络络系统动动力学控控制的基基本框架架。(2) 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与汽汽车的结结构及环环境的动动态性能能匹配设设计运用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振振动动态态概率设设计系统统理论，阐明基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减

38、振振悬架系系统与汽汽车结构构系统的的动态特特性与动动力学参参数的关关联关系系。分析析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系统统的非线线性特征征，应用用系统动动力学方方法及系系统工程程方法探探讨载荷荷、工况况、运行行环境和和该系统统动力学学的动态态性能匹匹配设计计。整合合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系统统等子系系统的多多学科，发展出出的一种种针对汽汽车主动动减振悬悬架系统统动态性性能的综综合性系系统理论论体系。此理论论体系可可根据汽汽车主动动减振悬悬架系统统各元件件参数及及环境特特征，定定量得出出其性能能的动态态化表现现以及各各

39、环节的的振动特特征。(3) 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重点针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的的动力学学分析及及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

40、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) 通过过振动分分析研究究减小和和抑制振振动的方方法。分分析系统统在运行行中振动动产生的的频率成成分，并并对仿真真结果进进行实验验验证。3) 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主主动控制制理论(1) 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的目标标是调整整磁流变变智能弹弹簧的频频率和减减振对象象的振动动主频率率之间的的关系

41、，以达到到在较宽宽频带内内控制振振动的目目的和最最佳的减减振效果果。在振振动信号号分析中中，小波波函数具具有良好好的时频频局部化化特性，因此，小波分分析方法法为振动动信号的的时频分分析提供供了有力力的手段段。多分分辨率分分析是小小波分析析方法中中的重要要算法。小波包包方法是是对多分分辨率分分析的改改进，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，自动选选取不同同的时频频分辨率率，从而而弥补了了多分辨辨率分析析的不足足。从小小波包分分析方法法可以提提出一种种新的移移频算法法，从而而可以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移频频控制理理论。(2) 磁流变智智

42、能弹簧簧与磁流流变阻尼尼器集成成的汽车车主动减减振悬架架系统的的混合移移频控制制和阻尼尼调控的的主动控控制策略略从上述建建立的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出出发，结结合选择择目前已已有的阻阻尼调控控的半主主动控制制方法，通过模模拟分析析和实验验对比，可以得得到混合合移频控控制和阻阻尼调控控的主动动控制方方法。4) 磁流变智智能弹簧簧和汽车车主动减减振悬架架系统的的实验技技术研究究(1) 磁流变材材料宏观观静动态态力学性性能测试试磁流变材材料的磁磁致模量量和宏观观静动态态力学性性能测试试，磁流流变材料料的磁致致模量和和宏观静静动态力力学的测测试技术术目

43、前已已有一些些成功的的试验系系统。(2) 磁流变智智能弹簧簧的宏观观静动态态力学性性能测试试一般的动动静态力力学分析析试验系系统，在在加装了了外加磁磁场产生生系统后后，可以以测定磁磁流变智智能弹簧簧的宏观观动静态态力学性性能。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) 磁流变智智能弹簧簧的移频频控制动动态力学学性能测测试在上述测测试系统统中，在在移频控控制下，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动动态力学学性能测测试。(4) 磁流变智智能弹簧簧与磁流流变阻尼尼器集成成的汽车车主动减减振悬架架系统的的动

44、态力力学性能能测试在上述测测试系统统中，在在混合移移频控制制和阻尼尼调控下下，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动态态力学性性能测试试。在江西省省教育厅厅科技项项目(220033)、九九江市重重点工业业攻关配配套项目目(20004)、江西西省科技技厅科技技攻关项项目(220044)、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) 、国家自自然科学学基金面面上项目目（20014）、以及及其他项项目的资资助下，申请人人对磁流流变材料料与技术术、基于于磁流变变技术的的智能弹弹簧及其其在

45、主动动减振和和降噪中中的应用用，以及及随机无无网格法法和智能能算法及及其在机机械和工工程结构构数值分分析中的的应用，进行了了10多年年的研究究。在磁磁流变技技术的理理论与应应用，以以及随机机无网格格法的研研究方面面积累了了较好的的研究基基础。刚刚完成的的国家科科技部国国际科技技合作计计划项目目“磁流变变弹性体体（橡胶胶）空气气弹簧的的研究与与开发” ，是是与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教教授研究究组合作作完成的的，总经经费6220万元元人民币币。在该该项目的的研究、管理与与实施的的过程中中，申请请人得到到了很好好的锻炼炼。对于于纤维

46、增增强型磁磁流变弹弹性体材材料的制制备、机机械性能能改善、微观演演化特征征、磁致致力学行行为、炭炭黑等添添加剂对对磁流变变弹性体体的力学学性能的的影响、纤维增增强型磁磁流变（弹性体体）橡胶胶空气弹弹簧等智智能弹簧簧的开发发制作和和力学行行为进行行了初步步研究，获得了了初步的的研究成成果。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，研究条条件和实实验设备备完全可可以满足足本项目目研究的的需要。项目申请请人曾在在澳大利利亚悉尼尼大学机机械工程程系和

47、英英国格拉拉斯哥大大学土木木工程系系和机械械工程系系从事学学术访问问和合作作研究44年多。20008年至至20111年在在英国格格拉斯哥哥大学的的英国皇皇家院士士和电磁磁材料力力学的国国际知名名学者OOgdeen教授授的指导导下，进进行国际际合作与与交流的的经历和和经验，为本项项目的深深入研究究打下了了坚实的的基础。4. 本本项目的的特色与与创新之之处本项目考考虑了基基于磁流流变技术术的智能能弹簧具具有的多多场和多多态的耦耦合效应应和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具有的的多学科科特征。从获得得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领域域设计参参数、信信息以及及相互的的关联、演化与与集成入入手，解解决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统一一建模和和关联分分析，以以及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多性性能多参参数的仿仿真分析析与协同同优化。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的的耦合动动力学的的多场、多态、多过程程模型，研究基基于磁流流变智能能弹簧的的汽车主主动减振振