膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法及系统，其中方法包括：获取构成弹簧囊皮的橡胶材料的当前应变幅和动态模量；基于当前应变幅、动态模量中的第一和第二储存模量，确定储存模量；基于当前应变幅、动态模量中的第一损耗模量和损耗模量中的最大值，确定损耗模量；将损耗模量和储能模量分别作为囊皮在当前振幅下的损耗动刚度和储存动刚度。用以解决现有技术中基于经验优化膜式空气弹簧的材料选择，无法保证降低膜式空气弹簧对小幅高频振动的响应的效果的缺陷，从囊皮的橡胶材料参数角度，实现了囊皮的结构动刚度与振幅关系的建立，从而为通过优化材料选择，来降低膜式空气弹簧对小幅高频振动的响应提供科学的依据。的依据。的依据。

【技术实现步骤摘要】
膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法及系统


[0001]本专利技术涉及膜式空气弹簧
，尤其涉及一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法及系统。

技术介绍

[0002]对装有空气悬架系统的车辆来说，较之传统车辆其平顺性和舒适性均有一定程度的提高。但是，因为车辆在铺装路面正常行驶时，可将路面激励等效为小幅高频激励。而空气悬架系统对小幅高频振动(约20～100Hz)的响应会使得空气悬架系统刚度增加，从而导致驾乘体验感较差。举例来说，即使路面不平度的均方根值较小，但是也可能由于肉眼不易察觉的微小位移的存在，而导致的较大声振粗糙度。而此现象主要来源于空气悬架系统中模式空气弹簧的橡胶气囊在小幅高频激励下的非线性响应。
[0003]然而，目前并不清楚空气弹簧的橡胶气囊的结构动刚度与振幅的相关性，仅能通过经验来优化膜式空气弹簧的几何设计及材料选择，使得通过优化膜式空气弹簧的几何设计及材料选择，来降低膜式空气弹簧对小幅高频振动的响应的效果无法得到保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法及系统，用以解决现有技术中基于经验优化膜式空气弹簧的材料选择，无法保证降低膜式空气弹簧对小幅高频振动的响应的效果的缺陷，从囊皮的橡胶材料参数角度，实现了囊皮的结构动刚度与振幅关系的建立，从而为通过优化膜式空气弹簧的材料选择，来降低膜式空气弹簧对小幅高频振动的响应提供科学的依据。
[0005]本专利技术还提供一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，包括：
[0006]获取构成膜式空气弹簧囊皮的橡胶材料的当前应变幅和动态模量，所述动态模量包括：所述橡胶材料在无穷应变下的第一储存模量和第一损耗模量、在零应变下的第二储存模量，以及由所述零应变至所述无穷应变下的损耗模量中的最大值；
[0007]基于所述当前应变幅、所述第一储存模量和所述第二储存模量，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的储存模量；
[0008]基于所述当前应变幅、所述第一损耗模量和所述损耗模量中的最大值，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量；
[0009]将在所述当前应变幅下的损耗模量和储能模量分别作为所述膜式空气弹簧囊皮在当前振幅下的损耗动刚度和储存动刚度。
[0010]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述基于所述当前应变幅、所述第一储存模量和所述第二储存模量，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的储存模量，包括：
[0011]根据第一预设公式，基于所述当前应变幅ε0、所述第一储存模量G
′
∞
和所述第二储存模量G
′0，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅ε0下的储存模量G
′
(ε0)，所述第一预设公
式包括：
[0012][0013]其中，ε
c
代表特征应变，为一定值；m代表所述橡胶材料与炭黑结构的分维数相关的常数。
[0014]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述基于所述当前应变幅、所述第一损耗模量和所述损耗模量中的最大值，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量，包括：
[0015]根据第二预设公式，基于所述当前应变幅ε0、所述第一损耗模量G
″
∞
和由所述零应变至所述无穷应变下的所述损耗模量中的最大值G
″
M
，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量G
″
(ε0)，所述第二预设公式包括：
[0016][0017]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述第一预设公式和所述第二预设公式是通过如下方式构建的：
[0018]构建所述橡胶材料在所述当前应变幅下所受的简谐应变的表达式；
[0019]基于所述简谐应变的表达式，得到所述橡胶材料在所述当前应变幅下的所述动态模量的表达式；
[0020]基于所述动态模量的表达式，得到所述储存模量的表达式和所述损耗模量的表达式；
[0021]基于Kraus模型，由所述储存模量的表达式和所述损耗模量的表达式分别得到所述第一预设公式和所述第二预设公式。
[0022]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述构建所述橡胶材料在所述当前应变幅下所受的简谐应变的表达式，包括：
[0023]获取所述橡胶材料的应变角速度ω；
[0024]基于所述当前应变幅ε0和所述应变角速度ω，构建所述简谐应变ε(t)的表达式：
[0025]ε(t)＝ε0e
jω
＝ε0(cosωt+j sinωt)
[0026]其中，t为时间，代表当前时刻，j为复数单位。
[0027]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述基于所述简谐应变的表达式，得到所述橡胶材料在所述当前应变幅下的动态模量总量的表达式，包括：
[0028]获取所述橡胶材料所受的应力σ0；
[0029]基于所述应力σ0和所述简谐应变的表达式，得到所述橡胶材料在所述当前应变幅ε0下的动态模量G
*
(jω)的表达式：
[0030][0031]其中，δ为所述橡胶材料的滞后角度。
[0032]根据本专利技术所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，所述基于所述动态模量的表达式，得到所述储存模量的表达式和所述损耗模量的表达式，包括：
[0033]所述储存模量G
′
的表达式：
[0034][0035]所述损耗模量G
″
的表达式：
[0036][0037]本专利技术还提供一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取系统，包括：
[0038]数据获取模块，用于获取构成膜式空气弹簧囊皮的橡胶材料的当前应变幅和动态模量，所述动态模量包括：所述橡胶材料在无穷应变下的第一储存模量和第一损耗模量、在零应变下的第二储存模量，以及由所述零应变至所述无穷应变下的损耗模量中的最大值；
[0039]第一模量确定模块，用于基于所述当前应变幅、所述第一储存模量和所述第二储存模量，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的储存模量；
[0040]第二模量确定模块，用于基于所述当前应变幅、所述第一损耗模量和所述损耗模量中的最大值，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量；
[0041]动刚度确定模块，用于将在所述当前应变幅下的损耗模量和储能模量分别作为所述膜式空气弹簧囊皮在当前振幅下的损耗动刚度和储存动刚度。
[0042]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法。
[0043]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，其特征在于，包括：获取构成膜式空气弹簧囊皮的橡胶材料的当前应变幅和动态模量，所述动态模量包括：所述橡胶材料在无穷应变下的第一储存模量和第一损耗模量、在零应变下的第二储存模量，以及由所述零应变至所述无穷应变下的损耗模量中的最大值；基于所述当前应变幅、所述第一储存模量和所述第二储存模量，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的储存模量；基于所述当前应变幅、所述第一损耗模量和所述损耗模量中的最大值，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量；将在所述当前应变幅下的损耗模量和储能模量分别作为所述膜式空气弹簧囊皮在当前振幅下的损耗动刚度和储存动刚度。2.根据权利要求1所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，其特征在于，所述基于所述当前应变幅、所述第一储存模量和所述第二储存模量，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的储存模量，包括：根据第一预设公式，基于所述当前应变幅ε0、所述第一储存模量G
′
∞
和所述第二储存模量G
′0，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅ε0下的储存模量G
′
(ε0)，所述第一预设公式包括：其中，ε
c
代表特征应变，为一定值；m代表所述橡胶材料与炭黑结构的分维数相关的常数。3.根据权利要求2所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，其特征在于，所述基于所述当前应变幅、所述第一损耗模量和所述损耗模量中的最大值，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量，包括：根据第二预设公式，基于所述当前应变幅ε0、所述第一损耗模量G
″
∞
和所述损耗模量中的最大值G
″
M
，确定所述橡胶材料在所述当前应变幅下的损耗模量G
″
(ε0)，所述第二预设公式包括：4.根据权利要求3所述的膜式空气弹簧囊皮的结构动刚度获取方法，其特征在于，所述第一预设公式和所述第二预设公式是通过如下方式构建的：构建所述橡胶材料在所述当前应变幅下所受的简谐应变的表达式；基于所述简谐应变的表达式，得到所述橡胶材料在所述当前应变幅下的所述动态模量的表达式；基于所述动态模量的表达式，得到所述储存模量的表达式和所述损耗模量的表达式；基于Kraus模型，由所述储存模量的表达式和所述损耗模量的表达式分别得到所述第一预设公式和所述第二预设公式。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬明宇，危银涛，杜永昌，闵德垒，吕靖成，郭沛林，赵通，童汝亭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：