含分数阶的分段非线性悬架变载荷振动响应特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第3期北京时间：

作者：王翠艳，石少轩，陈恩利chenenl

单位：1.石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室， 石家庄050043；2.石家庄铁道大学机械工程学院， 石家庄050043

摘要：针对货运车辆载荷工况复杂多变的情况，提出了含分数阶的分段非线性悬架。利用变节距弹簧为该悬架提供非线性恢复力，并与线性弹簧构成线性-非线性弹簧耦合结构。使用Caputo分数阶模型描述阻尼器的粘弹特性。使用平均法建立了分数阶分段非线性悬架的振动传递函数。研究了系统平衡点稳定性与定常解的稳定条件，分析了初始间隙与非线性刚度对悬架系统在不同载荷工况下隔振性能的影响。构建了悬架实物模型，通过振动实验验证了悬架模型理论研究的正确性。结果表明，含分数阶的分段非线性悬架存在多个振动传递率衰减区域。改变线性-非线性耦合弹簧结构的初始间隙和非线性刚度可以增加衰减区域的数目。振动实验表明合理调整初始间隙与非线性刚度可以令该悬架的响应特性处于衰减区域内，有效降低振动传递率，提高悬架的隔振性能。本研究对改进重载货运车辆的被动悬架结构，提高货运车辆运行稳定性与道路友好性具有指导作用。<br>

关键词：汽车悬架；分段刚度；非线性弹簧；分数阶；低频振动