汽车在给人们带来了巨大的便利的同时,也给对人们的生命安全发起了挑战,交通事故已成为人类生命安全的重要威胁。提高汽车的被动安全性,减少汽车在碰撞过程中对驾驶员和乘客的伤害,并减少财产损失是十分必要和紧迫的。保险杠是汽车发生正面碰撞首先接触的部分,提高保险杠的缓冲吸能特性,对提高汽车的被动安全至关重要。为提高汽车保险杠缓冲吸能特性,国内外学者从结构设计优化、新型材料的应用、加装缓冲吸能装置等方面取得了大量的成果,但这些保险杠的刚度都不能根据碰撞环境的变化进行自我调节。本文针对传统汽车保险杠吸能装置刚度不可控、对不同碰撞环境适应性差、变形后不能重复使用的问题,结合磁流变液响应时间短、阻尼力可控、耗能低、剪切屈服力大的特点,设计应用于汽车保险杠的磁流变液缓冲吸能装置,并对其进行主动控制研究。主要工作内容如下:(1)汽车碰撞能量衰变特性研究。利用有限元软件Hypermesh和LS-DYNA对传统吸能式保险杠汽车碰撞过程进行有限元仿真分析,研究传统吸能式保险杠汽车碰撞过程的能量衰变特性,分析吸能盒的变形过程和吸能特性,为磁流变液缓冲吸能装置的设计及主动控制提供基础。(2)汽车保险杠磁流变液缓冲吸能装置优化设计。基于磁流变液的特性和修正的Bingham模型完成磁流变液缓冲吸能装置的设计,并对结构参数进行优化。通过对装有磁流变液缓冲吸能装置的汽车整车碰撞仿真,结果表明磁流变液缓冲吸能装置可以提高汽车的被动安全性。(3)基于模糊PID控制的磁流变液缓冲吸能装置主动控制研究。建立整车碰撞控制系统的动力学模型,基于模糊PID控制原理设计了模糊PID控制器,在Matlab/Simulink环境进行模拟仿真,仿真结果表明通过模糊PID控制器可以有效对磁流变液缓冲吸能装置进行主动控制,使其在碰撞过程刚度可控、吸能效果更好。