基于预测控制的动态阻尼磁流变碰撞装置平台化削峰方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905062
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the increase of vehicle ownership, numbers of injuries is increasing due to car accidents. The peak force during a crash process can be threatening to the safety of occupants. This project aims to solve the problem of insufficient adaptive capacity of peak clipping of passive energy-absorbing bumper and poor reliability of peak clipping of traditional semi-active crash buffer device. The method of dynamic adjustment of working channel gap is to be used to fix the peak clipping issue of magnetorheological crash buffer device, and the mechanism of artificial intelligence active prediction collision parameters of applying transient excitation current will be adopted to collision force plateau. The impact flow characteristics of magnetorheological cement in the working channel with variable damping gap is to be studied, and the effects of local losses, inertia effect and volume compressibility of control medium on impact force are to be investigated. Then, a collision buffer force model will be constructed. Further, a prototype of MR collision energy absorber with variable damping gap will be developed by parametric design and multi-objective optimization method. Based on the inverse model of impact flow, the prediction theories of transient excitation current shape parameters and trigger time are to be improved, along with the artificial intelligent peak clipping control mechanism of the buffer device. Finally, the comprehensive evaluation method of peak clipping effect is established, which provides a new theoretical and technical support for improving the clipping ability of the bumper.
随着汽车保有量的提高,汽车碰撞事故造成的人员损伤数量日趋增加,其中碰撞峰值力严重威胁着乘员安全。针对被动式吸能保险杠削峰自适应能力不足以及传统半主动碰撞装置削峰可靠性差的问题,项目利用动态调节阻尼流道间隙的方法深入研究磁流变碰撞装置的削峰机理,采用仿人智能主动预判碰撞参数于碰撞力峰值处施加瞬变励磁电流机制实现碰撞力平台化。研究磁流变胶泥在变阻尼间隙工作流道的冲击流动特征,探究局部损耗、惯性效应及控制介质体积压缩性对碰撞力的影响,构建碰撞动力学模型,完善变阻尼间隙流道动态磁路设计理论,揭示间隙宽度、弧度与磁流变胶泥冲击流动速度之间的映射关系,利用参数化及多目标优化方法研制变阻尼间隙磁流变碰撞装置样机,基于冲击流动逆模型完善瞬变励磁电流形态参数和峰值力时刻的预估理论,研究碰撞装置的仿人智能削峰控制机制,建立削峰效果综合评价方法,为提升保险杠的平台化削峰能力提供一种新的理论和技术支撑。

结项摘要

针对被动式吸能保险杠削峰自适应能力不足以及传统半主动碰撞装置削峰可靠性差的问题,项目利用动态调节阻尼流道间隙的方法深入研究磁流变碰撞装置的削峰机理,采用主动预判碰撞参数于碰撞力峰值处施加瞬变励磁电流机制实现碰撞力平台化。探究了契合碰撞缓冲特征的阻尼流道构型,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁控流道结构;优化了控制介质的流变性能;研究了磁流变胶泥在变间隙流道内的流动特征;探究了局部损耗、惯性效应对碰撞力的影响,构建了磁流变碰撞装置的四种冲击动力学模型;完善了变阻尼间隙流道动态磁场设计理论;利用参数化及多目标优化方法研制了变阻尼间隙磁流变碰撞装置样机;开展了碰撞装置可控性实验及瞬变励磁电流控制仿真实验,完成了变阻尼间隙削峰效果及瞬变励磁电流控制削峰效果评价。研究表明:对比等间隙流道结构,变间隙流道结构削峰比例最高可达16.25%;对比等间隙结构常电流情况,变间隙结构瞬变电流控制削峰比例最高可达53.31%。项目执行过程中,研究团队发表期刊论文8篇,其中SCI收录4篇、EI收录3篇、CSCD收录1篇;参加学术会议3次;申请中国发明专利11项,其中授权4项;培养硕士研究生5名。项目研究成果为提升智能保险杠的平台化削峰能力提供了一种新的理论和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
单级径向磁流变胶泥缓冲器理论分析与试验验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    磁性材料及器件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘驰;张贤明;付本元;李祝强
  • 通讯作者:
    李祝强
Dynamic characteristic analysis of a multi-power coupling transmission system considering non-torque loads
考虑非扭矩负载的多动力耦合传动系统动态特性分析
  • DOI:
    10.21595/jve.2021.22281
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Ruizhi Shu;Jinghua Ma;Jin Huang;Shuaishuai Ge;Benyuan Fu;Rulong Tan;Zheng Zou
  • 通讯作者:
    Zheng Zou
变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘驰;付本元;居本祥;段俞洲;王宏;张贤明
  • 通讯作者:
    张贤明
A theoretical analysis on crush characteristics of corrugated tube under axial impact and experimental verification
波纹管轴向冲击挤压特性理论分析及实验验证
  • DOI:
    10.1007/s40430-020-02593-y
  • 发表时间:
    2020-09-11
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE BRAZILIAN SOCIETY OF MECHANICAL SCIENCES AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Fu, Benyuan;Liao, Changrong;Shu, Ruizhi
  • 通讯作者:
    Shu, Ruizhi
Dynamic Response and Synchronizing Characteristic for the Dual-Motor Driving System in Non-Inertial System
非惯性系统双电机驱动系统的动态响应与同步特性
  • DOI:
    10.3390/machines10080620
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Machines
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhengqiu Xie;Ruizhi Shu;Jin Huang;Benyuan Fu;Zheng Zou;Rulong Tan
  • 通讯作者:
    Rulong Tan

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其他文献

面向磁流变缓冲装置的快速响应励磁电流源研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    廖昌荣;付本元;李祝强;张红辉
  • 通讯作者:
    张红辉
多电机并联驱动-传动系统动力学建模及其固有振动特性分析
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2020.10.005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘利;舒锐志;黄金;谭儒龙;付本元
  • 通讯作者:
    付本元
冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为
  • DOI:
    10.3901/jme.2019.01.072
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    寿梦杰;廖昌荣;叶宇浩;张红辉;付本元;谢磊
  • 通讯作者:
    谢磊
柱形波纹压溃元件轴向冲击力学行为研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    振 动 与 冲 击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付本元;廖昌荣;李祝强;章鹏;简晓春;吴春江
  • 通讯作者:
    吴春江
基于多级径向节流与柱状波纹压溃的碰撞盒研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李祝强;廖昌荣;付本元;章鹏;简晓春
  • 通讯作者:
    简晓春

其他文献

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付本元的其他基金

串并联复合式磁流变缓冲装置柔顺压溃增效机理及控制方法研究
  • 批准号:
    52375084
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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