面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法，该方法基于多学科优化平台，研究悬置结构参数对车辆NVH品质的贡献能力及有效的时频域作用范围，采用时频分析方法提取典型工况振动响应的时频特征，以有效改善车辆NVH品质为优化目标，对磁流变悬置进行多目标优化。本发明专利技术方法对提升原有的基于悬置子系统的设计优化理念以及对动力总成悬置系统与整车NVH的匹配设计具有重要的指导意义。指导意义。指导意义。

【技术实现步骤摘要】
面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法


[0001]本专利技术涉及汽车零部件设计领域，尤其涉及一种面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法。

技术介绍

[0002]汽车轻量化是实现汽车节能减排目标的重要举措。然而，汽车轻量化会带来更加严峻的振动和噪声问题。性能良好的动力总成悬置系统可以有效降低车内振动噪声，提高乘坐舒适性，更好地保护动力总成。因此，为适应汽车轻量化技术的发展，开发高性能的动力总成悬置系统，成为改善车辆NVH噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)品质的迫切需求。现有的针对磁流变悬置优化设计方法，大多以磁流变悬置本体性能最优或动力总成6自由度模型的固有频率和能量分布要求等目标进行优化，而未把磁流变悬置纳入整车系统。但是动力总成悬置系统作为整车重要子系统，割裂动力总成悬置系统与车身和动力总成的耦合振动关系，孤立地研究磁流变悬置的本体优化，很难实现悬置子系统与整车NVH品质之间的优良匹配关系。
[0003]因此，亟需一种将磁流变阻尼器嵌入整车动力学模型内，对磁流变阻尼器的结构参数进行优化的方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：
[0005]S1：采用现有的动力学仿真软件构建10自由度汽车整车动力学模型，所述10自由度包括3自由度动力总成、3自由度车身和4个单自由度非簧载质量；
[0006]S2：构建磁路有限元模型：确定磁流变悬置，根据磁流变悬置在有限元软件中进行结构参数建模，并利用有限元软件对磁流变阻尼器的电磁场进行分析，获得磁路磁场感应强度；
[0007]S3：构建磁流变悬置动力学模型：利用动力学仿真软件确定磁流变悬置的动力学模型；
[0008]S4：对磁流变悬置的结构参数进行灵敏度分析，筛选出设计变量，所述设计变量是指对车辆性能影响较大的结构参数，同时确定所述设计变量的优化区间；
[0009]S5：利用动力学仿真软件在整车动力模型中确定车辆典型工况悬置主被动侧、座椅导轨处的振动响应，采用快速傅里叶变换提取稳态工况振动响应时频特征量，采用小波时频分析提取非稳态工况振动响应时频特征量，并采用灵敏度分析筛选有效改善车辆的NVH品质的时频特征量；
[0010]S6：以步骤S4的设计变量为优化变量，以磁路磁感应强度和磁流变悬置可调性能为约束条件，以有效改善车辆的NVH品质的时频特征量作为优化目标，构建结构优化模型；
[0011]S7：采用现有的智能优化算法对结构优化模型进行求解，利用模糊决策方法对最
优解集进行优选并输出结构优化结果。
[0012]进一步，所述10自由度汽车整车动力学模型包括车辆的10自由度振动微分模型，所述模型如下：
[0013][0014]其中，M
w
表示质量矩阵，q表示中间变量，C
w
表示阻尼矩阵，C
mr
表示可控阻尼矩阵，K
w
表示刚度矩阵，D
w
表示动力总成激励矩阵，Q
w
表示路面激励，F
e
表示发动机激励矩阵，F
q
表示路面激励矩阵；
[0015]所述质量矩阵M
w
采用如下方法确定：
[0016][M
w
]＝diag(m
e I
ex I
ey m
b I
bx I
by m
u1 m
u2 m
u3 m
u4
)
ꢀꢀ
(1
‑
1)
[0017]其中，M
w
表示质量矩阵，m
e
表示动力总成质量，I
ex
表示动力总成质量的侧倾转动惯量，I
ey
表示动力总成质量的俯仰转动惯量，m
b
表示车身质量，I
bx
表示车身质量的侧倾转动惯量，I
by
表示车身质量的俯仰转动惯量，m
ui
(i＝1,2,3,4)表示非簧载质量；
[0018]所述发动机激励F
e
采用如下方式确定：
[0019]F
e
＝[F
ez M
ex M
ey
]T
ꢀꢀ
(1
‑
2)
[0020]其中，F
e
表示发动机激励矩阵，F
ez
表示为动力总成垂向激振力，M
ex
表示动力总成侧倾力矩，M
ey
表示动力总成俯仰力矩；
[0021]所述路面激励F
q
采用如下方法确定：
[0022]F
q
＝[q
1 q
2 q
2 q4]T
ꢀꢀ
(1
‑
3)
[0023]其中，F
q
表示路面激励矩阵，q
i
(i＝1,2,3,4)表示路面激励；
[0024]所述中间变量q采用如下方法确定：
[0025]q＝[z
e θ
ex θ
ey z
b θ
bx θ
by z
u1 z
u2 z
u3 z
u4
]T
ꢀꢀ
(1
‑
4)
[0026]其中，q表示中间变量，z
e
表示动力总成的垂直位移，z
b
表示车身的垂直位移，θ
ex
表示动力总成的侧倾角，θ
bx
表示车身的侧倾角，θ
ey
表示动力总成的俯仰角，θ
by
表示车身的俯仰角，z
ui
(i＝1,2,3,4)表示非簧载质量位移。
[0027]进一步，所述10自由度汽车整车动力学模型的3自由度动力总成模型如下：
[0028][0029]其中，m
e
表示动力总成质量，f
mr
表示磁流变悬置的可控阻尼力，f
ei
(i＝1,2,3,4)表示四个非簧载质量的悬置力；
[0030][0031]其中，I
ex
表示动力总成质量的侧倾转动惯量，θ
ex
表示动力总成的侧倾角，(t
exi
,t
eyi
)(i＝1,2,3,4)表示悬置主动侧在动力总成质心坐标系下的坐标，f
ei
(i＝1,2,3,4)表示四个非簧载质量的悬置力，f
mr
表示磁流变悬置的可控阻尼力；
[0032][0033]其中，I
ey
表示动力总本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：S1：采用现有的动力学仿真软件构建10自由度汽车整车动力学模型，所述10自由度包括3自由度动力总成、3自由度车身和4个单自由度非簧载质量；S2：构建磁路有限元模型：确定磁流变悬置，根据磁流变悬置在有限元软件中进行结构参数建模，并利用有限元软件对磁流变悬置的电磁场进行分析，获得磁路磁场感应强度；S3：构建磁流变悬置动力学模型：利用动力学仿真软件确定磁流变悬置的动力学模型；S4：对磁流变悬置的结构参数进行灵敏度分析，筛选出设计变量，所述设计变量是指对车辆性能影响较大的结构参数，同时确定所述设计变量的优化区间；S5：利用动力学仿真软件在整车动力模型中确定车辆典型工况悬置主被动侧、座椅导轨处的振动响应，采用快速傅里叶变换提取稳态工况振动响应时频特征量，采用小波时频分析提取非稳态工况振动响应时频特征量，并采用灵敏度分析筛选有效改善车辆的NVH品质的时频特征量；S6：以步骤S4的设计变量为优化变量，以磁路磁感应强度和磁流变悬置可调性能为约束条件，以有效改善车辆的NVH品质的时频特征量作为优化目标，构建结构优化模型；S7：采用现有的智能优化算法对结构优化模型进行求解，利用模糊决策方法对最优解集进行优选并输出结构优化结果。2.根据权利要求1所述面向整车振动抑制的磁流变悬置时频特征多目标优化方法，其特征在于：所述10自由度汽车整车动力学模型包括车辆的10自由度振动微分模型，所述模型如下：其中，M
w
表示质量矩阵，q表示中间变量，C
w
表示阻尼矩阵，C
mr
表示可控阻尼矩阵，K
w
表示刚度矩阵，D
w
表示动力总成激励矩阵，Q
w
表示路面激励，F
e
表示发动机激励矩阵，F
q
表示路面激励矩阵；所述质量矩阵M
w
采用如下方法确定：[M
w
]＝diag(m
e I
ex I
ey m
b I
bx I
by m
u1 m
u2 m
u3 m
u4
)
ꢀꢀ
(1
‑
1)其中，M
w
表示质量矩阵，m
e
表示动力总成质量，I
ex
表示动力总成质量的侧倾转动惯量，I
ey
表示动力总成质量的俯仰转动惯量，m
b
表示车身质量，I
bx
表示车身质量的侧倾转动惯量，I
by
表示车身质量的俯仰转动惯量，m
ui
(i＝1,2,3,4)表示非簧载质量；所述发动机激励F
e
采用如下方式确定：F
e
＝[F
ez M
ex M
ey
]
T
ꢀꢀ
(1
‑
2)其中，F
e
表示发动机激励矩阵，F
ez
表示为动力总成垂向激振力，M
ex
表示动力总成侧倾力矩，M
ey
表示动力总成俯仰力矩；所述路面激励F
q
采用如下方法确定：F
q
＝[q
1 q
2 q
2 q4]
T
ꢀꢀ
(1
‑
3)其中，F
q
表示路面激励矩阵，q
i
(i＝1,2,3,4)表示路面激励；所述中间变量q采用如下方法确定：q＝[z
e θ
ex θ
ey z
b θ
bx θ
by z
u1 z
u2 z
u3 z
u4
]
T
ꢀꢀ
(1
‑
4)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓召学，蔡强，韦鑫鑫，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：