磁流变液阻尼器的参数优化与特征仿真

基于液压流体力学的液压缸设计理论,由磁流变液的物理性质建立了单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的力学模型,用数值计算方法对磁流变液阻尼器的参数进行了模拟仿真研究,求得缸体和活塞之间的缝隙、活塞的运动速度及磁流变液的粘性系数与阻尼力之间的关系,确定了最佳的磁流变液阻尼器设计参数.定量描述了磁流变液阻尼器的非线性阻尼特性,为单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的设计提供了理论依据.     

剪切式磁流变弹性体阻尼器力学性能研究

与磁流变液相比,磁流变弹性体表现出较好的稳定性。研制了几种用还原铁粉制备的磁流变弹性体,应用在剪切式磁流变弹性体阻尼器上,测试在外部磁场作用下弹性体的剪切模量。通过剪切模量与外加磁场的变化关系,分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变化的规律,并把这种剪切式磁流变弹性体阻尼器应用于转子振动控制系统试验研究剪切模量的变化对转子系统振动特性的影响。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从Bingham模型出发，推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式；利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器－单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力持性的理论分析奠定基础。     

管路减振用磁流变阻尼器设计与性能研究

针对流体动力管路减振降噪需求,提出了一种应用于流体动力管路振动控制的双出杆剪切阀式磁流变阻尼器设计方法.以磁流变阻尼器Bingham模型为基础,将磁流变阻尼器结构设计与磁路设计相结合,推导了阻尼器结构参数的计算公式.采用COMSOL对磁流变阻尼器电磁场进行了仿真,并计算了磁流变阻尼器在不同控制电流下的剪切应力.根据所提出的磁流变阻尼器设计方法及管路振动控制需求,研制了磁流变阻尼器样机,并对样机进行了动态力学性能测试.测试结果表明:磁流变阻尼器性能参数与理论设计要求基本一致,证明了该设计方法的正确性和可行性,并且采用该优化设计方法能够简化磁流变阻尼器设计过程和减小磁流变阻尼器体积.      

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度一剪切屈服强度（B－τ）曲曲线精度及磁芯饱和效应的影响．导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差．针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR—J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响：结合实测结果与有限元分析结果,提出了B－τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型研究表明：磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B－τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数：所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力．     

剪切阀式磁流变阻尼器的简化设计方法

剪切阀式磁流变（MR）阻尼E器传统设计方法将阻尼器的结构设计与磁路设计相互独立,导致阻尼器的设计过程繁琐,且不考虑磁路优化,易引发活塞磁芯饱和现象．针对上述问题,建立了一种简化设计方法提出了阻尼器磁路设计中磁路优化的2条原则,与阻尼器结构设计的基本参数方程相结合,确定阻尼器结构的基本参数,即将磁路设计与结构设计合为一体,从而简化了阻尼器的设计过程．并对设计的剪切阀式MR阻尼器进行了数值模拟,预估了阻尼器的最大出力和阻尼力可调范围．结果表明,该阻尼器结构合理,既能保证阻尼通道处磁流变液达到饱和,又能有效防止磁芯饱和现象的发生,且最大出力与阻尼力可调范围满足设计要求．此简化设计方法简便、有效、可靠,可作为剪切阀式MR阻尼器工程设计的一种实用方法     

磁流变液阻尼器用于转子振动控制的实验研究

实验研究了一种剪切式磁流变流阻尼器在转子振控制中的应用,实验发现,磁流变液阻尼器的刚度和阻尼随施工磁场强度的增加而增大;支承在磁流变液阻尼器上的转子系统的振幅在亚临界区及临界转速处随施加的磁场强度的增加而减小,而在超临界区则随磁场强度的增加而增大;系统的临界转速随磁场强度的增加而升高,通过简单的开关控制,可使转子的振动在全转速区的内达到最小。     

基于压力增强的磁流变阻尼器中高频阻尼性能研究

为减小磁流变阻尼器在微振幅中高频激励下磁控耗能能力降低带来的影响,提出采用增加磁流变液初始压强来增加工作压强的方法以改善磁流变阻尼器在中高频激励下的磁控耗能能力.基于磁流变液的可压缩特性,构建磁流变阻尼器的力学模型,分析中高频时工作压强对阻尼力的影响;设计加工了无补偿装置的单杆直线液体弹簧式磁流变阻尼器,通过实验测试验...     

磁场有限元在估计磁流变阻尼器性能中的应用

作为一种半主动控制器件,磁流变阻尼器已经被越来越广泛的应用于各种振动抑制场合.然而,磁流变阻尼器的设计方法在很大程度上依赖于设计人员的工程经验,而无法在事先对其性能进行较为准确的模拟计算.利用有限元方法,对特定结构形式的磁流变阻尼器进行磁场分析,结合磁流变液在阻尼器中的Couette流动分析,模拟计算了磁流变阻尼器由于屈服效应和粘性流动而产生的剪切力,得到了阻尼器的动力学曲线,与试验结果吻合良好.结果表明该方法适用于类似结构形式磁流变阻尼器的性能估计,可以为设计具有适当力值的磁流变阻尼器提供有效手段.     

磁流变弹性体阻尼器-转子系统的脉冲响应试验研究

磁流变弹性体是具有磁流变效应的新型智能材料,其弹性模量和阻尼具有可控性。设计制作了一种剪切式磁流变弹性体阻尼器,试验研究了支承在该阻尼器上的单盘悬臂转子系统在静止状态下的脉冲激振响应,并分析了系统的力学特性。试验发现,磁流变弹性体阻尼器的刚度和阻尼随施加磁场强度的增加而增大;转子系统的共振频率也随施加磁场强度的增加而增大。     

基于磁势矢模型的电磁直线驱动装置解析建模

针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场分布方程,并结合边界条件得到了径向气隙磁通密度及电磁力表达式,以此获悉驱动装置稳态电磁特性。结果表明,解析模型与有限元模型的求解误差最小为0.6%,最大为6.6%,与试验误差不超过2.5%,有限元及试验均验证了模型的正确性与精确性。所提方法在确保求解精度的前提下求解过程简单且通用性好,为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制提供了理论参考,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有一定的理论意义和工程应用价值。     

高速电机电磁轴承的支承刚度研究

分析了电磁轴承支承刚度与系统结构参数以及气隙静态偏置磁通密度的关系。利用有限元法分析了电磁轴承内的电磁场,得到了气隙静态偏置磁通密度和电磁轴承内的等磁位线分布,在此基础上计算了高速电机的支承刚度,并证明了电磁轴承支承刚度的各向同性,为高速电机电磁轴承设计提供了依据。     

大电流母线桥三维涡流场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,采用棱边有限元方法,对大电流母线桥进行了三维涡流场的计算,得到了磁感应强度和电磁力的大小及其在母线桥中的分布规律;通过与母线桥正常运行时的实测数据对比,验证了计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了不同工作电流、母线相间距离对磁感应强度和电磁力的影响．仿真结果表明：磁感应强度和电磁力随着工作电流的增大而增大;减小母线相间距离使得各相母线间的电磁力增大,而箱体上的电磁力减小．     

电磁软接触连铸圆坯结晶器磁场分布数值模拟研究(Ⅰ)——数学物理模型及数值计算结果的实验验证

描述了自行设计的电磁软接触圆坯连铸结晶器,给出了相应的三维圆坯连铸结晶器电磁软接触电磁场的数学模型.采用有限元方法对数学模型进行数值求解,在对数值计算结果进行实验验证后,系统地研究三维圆坯连铸结晶器内磁场分布.数值解与实验结果误差小于5%.分别考察了结晶器结构参数,钢液液面高度、电流强度等参数对结晶器内磁场分布的影响.定量地得到了结晶器内磁感应强度随各种结构参数和操作参数变化的规律.为电磁软接触连铸圆坯结晶器的设计和实际操作提供了理论依据.     

考虑漏磁和铁心磁场分布的磁路仿真

本文在三维有限元仿真接触器吸合过程动态仿真的基础上,进行磁路模型构建,综合考虑了铁心磁阻、铁心漏磁及铁心磁场分布不均匀等特性,通过对三维仿真中漏磁磁力线和铁心中磁密的分布进行分析,将漏磁分为铁心内部漏磁和外部线圈漏磁,并利用安培环路定理分析铁心中的磁密分布。通过对三维仿真结果和磁路模型仿真结果及实验进行了对比,验证了该模型的可行性,大大缩短了仿真时间和参数化仿真效率,为后续的的电磁系统优化设计打下了基础。     

基于COUETTE剪切的磁流变离合器研究

介绍了磁流变液材料Bingham本构模型和工程应用性能及基于Couette剪切模式的磁流变离合器的工作原理和结构，建立了Couette剪切模式的转矩理论计算模型；对离合器设计中关键的工作磁路，利用ANSYS进行了磁场有限元仿真，提出了离合器结构的改进方法。     

基于ANSYS集流型电磁流量计磁场仿真研究

一种井下集流型电磁流量计以其特殊的结构在油气井测量方面有广泛的应用前景,运用有限元软件ANSYS对这种集流型电磁流量计建立磁场仿真模型,同时提出磁场强度分布评价指标;并在该评价指标下,分析研究了电磁流量计螺线管线圈安放在不同位置时该流量计测量区域的磁场强度分布情况.研究结果表明这种集流式电磁流量计螺线管线圈位置安放在测量管道内径圆半径附近时,测量区域中磁场强度分布效果较佳.     

基于Ansoft的开关磁阻平面电机磁场分析

开关磁阻平面电机具有结构简单、运行可靠、控制方便等优点,在生产生活中应用广泛.然而其磁路特有的非线性结构,给电机的结构分析和控制方法带来了很大的困难.本文采用有限元分析方法,对开关磁阻平面电机结构分析,并运用Ansoft Maxwell 3D软件仿真.通过建立有限元模型,分析了开关磁阻平面电机的磁链以及电磁推力与动子位置的关系.研究结果为进一步开展开关磁阻平面电机的研究奠定基础.     

平行对极电磁铁磁场分布特性实验与研究

建立了平行对极电磁铁的三维模型,依据电磁效应原理,在齐次狄利克雷和诺依曼边界条件下,使用有限元法模拟仿真,得到了不同电流强度下,电磁铁对极间的三维磁感应强度分布特性,并用实验进行验证。结果表明:对极间磁感应强度在X和Z方向呈"V"型分布,在Y方向呈倒"V"形分布,模拟仿真与实测结果变化趋势基本一致;在同一参数下,测量基准面左右两侧的磁感应强度值是中心区域的2~5倍,电磁铁内侧的磁感应强度值大于外侧,且与基准面距离的平方成反比;磁感应强度均值在水平方向与位移的平方成正比。     

多相永磁无刷直流电机凸极效应的数学模型

考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密波形对电机运行性能和控制策略的影响,需要建立准确的电机数学模型。该文根据永磁电机磁场的特性,推导了电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑凸极效应和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型,用有限元方法计算模型中的参数。结合一台样机进行了仿真和实验,结果表明该数学模型既准确反映了电机的性能,又可用于多相永磁无刷电机整个系统的仿真计算。