工程科学学报.第42卷.第10期：1352-1361.2020年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.10:1352-1361,October 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.18.001;http://cje.ustb.edu.cn 一种描述减振器滞回特性的Bouc-Wen改进模型 赵义伟2)，刘永强2,3)四，杨绍普2，)，陈祖晨2) 1)石家庄铁道大学交通运输学院，石家庄0500432)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0500433)石家庄铁道大学机械工程学院.石家庄050043 ☒通信作者，E-mail:liuyq@stdu.edu.cn 摘要Bouc-Wn模型在非识别激励工况下模拟的阻尼力与实际阻尼力误差较大，对非识别激励振幅过于敏感，针对这一 问题，提出了一种描述减振器滞回特性的改进模型.首先用Mechanical testing and simulation(MTS)疲劳试验机对磁流变减振 器进行力学性能试验，获得在多种激励幅值、频率和电流作用下的阻尼力.采用阻尼力对位移的斜率与阻尼力关系来模拟滞 回环特性曲线.根据滞回曲线特点利用二次多项式函数来表征滞回环斜率与阻尼力的关系，同时，引人关于速度的指数函数 修正项.进而对改进后的Bouc-Wn模型进行参数识别.并对其进行仿真及验证.与试验得到的阻尼力进行对比，发现在非 识别激励工况下，曲线吻合效果较好.对改进前后Bouc-Wn模型模拟的阻尼力特性曲线进行对比.结果表明：改进后模型 得到的阻尼力仿真值能够较好地模拟试验得到的各种工况下阻尼力的值，且优于Bouc-Wen模型，同时Bouc-Wen模型在非 识别激励工况下模拟阻尼力精度较差这一问题得到了改善.新模型为保证车辆悬架系统在多变工况下仿真响应的准确性打 下了基础. 关键词磁流变减振器：性能试验：改进模型：参数识别：滞回特性 分类号TG156 An improved Bouc-Wen model for describing hysteretic characteristics of shock absorbers ZHAO Yi-wei2).LIU Yong-qiang,YANG Shao-pu CHEN Zu-chen2 1)School of Transportation,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China 2)State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China 3)School of Mechanical Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China Corresponding author,E-mail:liuyq @stdu.edu.cn ABSTRACT The error between the actual damping force and the simulated damping force obtained using the Bouc-Wen model under non-identification excitation conditions is large,and the model is too sensitive to non-identification excitation amplitude and thus features poor accuracy.To solve this sensitivity problem,an improved model describing hysteretic characteristics of shock absorbers was proposed.Firstly,the mechanical properties of a magnetorheological(MR)damper were tested to obtain the damping force under various excitation amplitudes,frequencies and currents using a mechanical testing and simulation(MTS)fatigue testing machine.The smooth hysteresis loop curve was simulated based on the relationship between the slope of the hysteresis loop and the damping force.The quadratic polynomial function was used to characterize the relationship between the slope of hysteresis loop and the damping force according to the hysteresis curve characteristics.At the same time,the revision term of the exponential function for the velocity value 收稿日期：2019-10-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(11790282.12072208.52072249.11802184)：河北省自然科学基金资助项目(A2020210028):河北省 研究生创新资助项目(CXZZBS2019148)一种描述减振器滞回特性的 Bouc–Wen 改进模型 赵义伟1,2)，刘永强2,3) 苣，杨绍普2,3)，陈祖晨1,2) 1) 石家庄铁道大学交通运输学院，石家庄 050043    2) 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    3) 石家庄铁道大学机械工程学院，石家庄 050043 苣通信作者，E-mail：liuyq@stdu.edu.cn 摘    要    Bouc–Wen 模型在非识别激励工况下模拟的阻尼力与实际阻尼力误差较大，对非识别激励振幅过于敏感，针对这一 问题，提出了一种描述减振器滞回特性的改进模型. 首先用 Mechanical testing and simulation(MTS) 疲劳试验机对磁流变减振 器进行力学性能试验，获得在多种激励幅值、频率和电流作用下的阻尼力. 采用阻尼力对位移的斜率与阻尼力关系来模拟滞 回环特性曲线. 根据滞回曲线特点利用二次多项式函数来表征滞回环斜率与阻尼力的关系，同时，引入关于速度的指数函数 修正项，进而对改进后的 Bouc–Wen 模型进行参数识别，并对其进行仿真及验证. 与试验得到的阻尼力进行对比，发现在非 识别激励工况下，曲线吻合效果较好. 对改进前后 Bouc–Wen 模型模拟的阻尼力特性曲线进行对比，结果表明：改进后模型 得到的阻尼力仿真值能够较好地模拟试验得到的各种工况下阻尼力的值，且优于 Bouc–Wen 模型，同时 Bouc–Wen 模型在非 识别激励工况下模拟阻尼力精度较差这一问题得到了改善. 新模型为保证车辆悬架系统在多变工况下仿真响应的准确性打 下了基础. 关键词    磁流变减振器；性能试验；改进模型；参数识别；滞回特性 分类号    TG156 An  improved  Bouc–Wen  model  for  describing  hysteretic  characteristics  of  shock absorbers ZHAO Yi-wei1,2) ，LIU Yong-qiang2,3) 苣 ，YANG Shao-pu2,3) ，CHEN Zu-chen1,2) 1) School of Transportation, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China 2) State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China 3) School of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China 苣 Corresponding author, E-mail: liuyq@stdu.edu.cn ABSTRACT    The error between the actual damping force and the simulated damping force obtained using the Bouc–Wen model under non-identification  excitation  conditions  is  large,  and  the  model  is  too  sensitive  to  non-identification  excitation  amplitude  and  thus features poor accuracy. To solve this sensitivity problem, an improved model describing hysteretic characteristics of shock absorbers was proposed. Firstly, the mechanical properties of a magnetorheological (MR) damper were tested to obtain the damping force under various excitation amplitudes, frequencies and currents using a mechanical testing and simulation(MTS) fatigue testing machine. The smooth hysteresis  loop  curve  was  simulated  based  on  the  relationship  between  the  slope  of  the  hysteresis  loop  and  the  damping  force.  The quadratic  polynomial  function  was  used  to  characterize  the  relationship  between  the  slope  of  hysteresis  loop  and  the  damping  force according to the hysteresis curve characteristics. At the same time, the revision term of the exponential function for the velocity value 收稿日期: 2019−10−18 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（11790282，12072208，52072249，11802184）；河北省自然科学基金资助项目（A2020210028）；河北省 研究生创新资助项目（CXZZBS2019148） 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期：1352−1361，2020 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 10: 1352−1361, October 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.18.001; http://cje.ustb.edu.cn