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.      

智能磁-率控式阻尼器的设计与仿真

为了解决建筑结构振动的问题,基于磁流变-剪切增稠材料设计一种智能磁-率控式阻尼器;通过对阻尼器的阻尼力模型进行研究,结合磁流变-剪切增稠材料的磁流变特性和剪切增稠特性,设计智能磁-率控式阻尼器的结构形式和磁路结构.结果表明:主、副缸筒内填充磁流变-剪切增稠液具有磁敏和率敏双重特性;主活塞采用双层活塞杆实现永磁磁场可调,...     

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     

混合模式磁流变阻尼器的机械腿减振控制

针对足式机器人在重载情况下机械腿会受到较大足地冲击,现有普通磁流变阻尼器的出力等级抑制有限的问题,提出一种剪切阀-挤压混合式磁流变阻尼器,并设计半主动控制器对机械腿进行减振控制.首先,分析新型磁流变阻尼器结构原理,并对其力学性能进行测试.然后,基于Bouc-Wen模型与实验数据,采用遗传算法对阻尼器力学正模型参数进行辨识求解.最后,建立基于新型混合磁流变阻尼器的机械腿减振系统的理论模型,并设计天棚控制器对其进行机械腿振动控制仿真.结果表明,新型混合式磁流变阻尼器在天棚控制策略下能有效降低机械腿振动的幅值与加速度,分别下降了49%和47%.     

磁流变阻尼器的设计和磁路研究

针对人体上肢病理性震颤抑震的具体应用,结合所设计的小型旋转式磁流变阻尼器的结构特点,运用电磁学理论对磁流变阻尼器的磁路进行了设计及静态和动态特性影响因素分析,利用有限元法对磁路性质和阻尼器结构进行了仿真分析与优化,对阻尼器的电流与输出阻尼力矩关系及动态响应等性能进行了预估.提出了以质量轻和体积小为设计目的的磁流变阻尼器的磁路设计方法.     

基于ANSYS的剪切式磁流变液阻尼器磁路的有限元分析及相关研究

在电磁场有限元理论的指导下,应用有限元软件中的电磁场分析模块--ANSYS/Multiphysics,对剪切式磁流变液阻尼器进行了磁路分析,比较了两种阻尼器的磁力线和磁感应强度分布,分析了剪切式磁流变液阻尼器设计过程中应该注意的问题.基于Bingham塑性流体模型建立了阻尼力数学模型,根据有限元分析数据利用MATLAB...     

伺服摆动气缸内置式磁流变阻尼器优化设计

为了实现摆动气缸的伺服精确定位,研究开发了一种内置磁流变阻尼器的伺服摆动气缸.提出了磁流变阻尼器的结构与磁路的集成优化设计模型.推导了磁流变阻尼器的阻尼力矩公式.以最大阻尼力矩和最小磁流变阻尼器体积为单目标函数,利用线性加权和法建立综合目标函数.采用遗传算法获得满足饱和磁感应强度和阻尼器核心结构参数要求的最优方案,使阻尼器的阻尼性能提高了64.4％.经电磁有限元分析验证该优化方案是可行的.     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

磁流变阻尼器减振结构振动台试验与动力可靠性分析

为研究随机激励作用时磁流变阻尼器在结构中的实际减振效果以及对结构动力可靠度的影响,开展了随机地震动作用下磁流变阻尼器减振结构振动台试验,并采用等价极值事件原理和概率密度演化方法,对有控和无控模型结构的动力可靠度分别进行了分析.结构控制振动台试验中,采用基于物理随机地震动模型生成的地震动样本作为台面输入.试验及分析结果表明,磁流变阻尼器能够显著降低模型结构层间位移反应的均值和标准差,同时,大多数楼层的绝对加速度反应亦取得了一定的减振效果;随机地震动作用下,模型结构动力响应的变异性显著,并且不同试验地震动样本作为台面输入时,磁流变阻尼器取得的减振效果不同;采用磁流变阻尼器作为减振装置,能够显著提高模型结构各楼层可靠度以及体系可靠度.     

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.     

磁流变阻尼器力学性能降低原因分析

磁流变阻尼器是一种新型的半主动耗能减振装置,其长期性能涉及磁流变液的稳定性、磁流变颗粒的氧化及阻尼器的密封性能.选取在岳阳洞庭湖大桥拉索减振系统上工作了10年的磁流变阻尼器开展了力学性能实验研究,并与新阻尼器进行了性能对比分析;拆解阻尼器观察其内部变化情况,发现磁流变液泄漏或沉淀;对阻尼器密封性能进行了实验,得到了不同安装角度的泄漏情况;对磁流变颗粒进行了SEM电镜扫描图分析,得到了其颗粒表面氧化情况.     

基于磁流变液阻尼器的拉力器磁路分析

磁流变材料作为一种新兴的智能材料,因其具有良好的磁流变效应,而越来越受到学者的关注。根据磁流变效应设计的磁流变液阻尼器具有结构紧凑、功耗低、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点,其阻尼力可通过调节外加磁场大小来控制,在工程上有广泛的应用前景。传统拉力器存在材料种类单一、拉伸倍数小、体积大、使用寿命短、重量大、难拆卸、不易携带等缺点。该文主要针对磁流变液阻尼器的磁路结构,利用MAXWELL软件进行磁路仿真。分析了活塞结构的变化对磁流变液阻尼器磁场分布的影响,为磁流变液阻尼器应用于拉力器的结构设计提供了依据。     

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.     

基于全构件模型的磁流变阻尼器磁路分析及测试

为得到磁流变阻尼器阻尼间隙处的磁感应强度,对磁流变阻尼器的全构件磁路进行了理论分析,根据等效磁路理论给出磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立包含不同构件的磁流变阻尼器有限元模型,计算阻尼间隙处的磁感应强度,并对相应工况下的磁感应强度进行实测.最后,建立了磁流变阻尼器的全构件有限元模型,计算了阻尼间隙处的磁感应强度,并与简化模型的仿真值进行对比.结果表明,考虑非工作磁路的仿真计算结果与实测值基本吻合,基于全构件模型的磁感应强度仿真计算结果更加准确.因此在利用有限元进行磁路分析和设计时,应充分考虑磁流变阻尼器中所有导磁构件对磁场强度的影响.     

磁流变阻尼器控制拉索振动的优化参数研究

采用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动是一项新的拉索减振技术.根据不同拉索的几何、力学条件确定磁流变阻尼器的优化电压是取得最佳减振效果的关键.基于组合磁流变阻尼器的拉索运动方程,采用改进的Bouc Wen磁流变阻尼器模型,对安装磁流变阻尼器后多根拉索的阻尼特性进行了数值仿真计算,得到了拉索系统模态阻尼比与阻尼器输入电压的关系.采用非线性最小二乘方法,得到了考虑拉索参数、振幅、模态阶次及阻尼器安装高度等因素的阻尼器优化设计曲线.并在岳阳洞庭湖大桥进行了实桥振动控制试验,结果与数值仿真具有很好的一致性.图9,表1,参8.     

磁流变液在离心机过临界技术中的应用

磁流变液是一种新型智能材料,其独特的流变性使其在很多领域中备受关注.离心机过临界技术是离心机研制中的关键技术.为了探索离心机过临界的新方法,该文将磁流变液引入离心机下阻尼器的设计中,从理论和实验2方面对使用磁流变液下阻尼器的离心机转子在通过临界转速时的振动特性进行研究.结果显示: 通过调节磁流变液阻尼器的外加磁场,可以使离心机转子无共振通过系统二阶临界转速;磁流变液阻尼器比传统的离心机阻尼器具有更为显著的减振效果.     

多级线圈磁流变阻尼器磁路分析

为了研究多级线圈磁流变阻尼器内部的磁场分布,对多级线圈磁流变阻尼器的磁路进行了理论分析,根据磁路欧姆定律给出了多级线圈磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立了多级线圈磁流变阻尼器的有限元模型,计算了不同磁场下各阻尼间隙处的磁感应强度.通过引入高斯函数和指数函数,模拟了磁场的分布规律以及电流对磁场的影响规律,建立了多级线圈磁流变阻尼器磁场分布的计算模型,并给出了相应计算公式.结果表明,该模型可以快速有效地计算出不同磁场下阻尼器各有效阻尼间隙处的磁感应强度,模型计算结果与有限元仿真结果吻合良好.所提模型为多级线圈磁流变阻尼器阻尼力计算以及线圈通电优化分析提供了基础.     

新型磁流变阻尼器的设计和试验

 针对磁流变阻尼器存在的过热、结构复杂、磁场利用率不高和沉淀等问题,结合车辆减振对阻尼器拉压阻尼力成比例控制的需求,设计了磁场外置的旁路式、液体单向流动的新型车用磁流变阻尼器,并完成样机试制和台架拉压试验。新型磁流变阻尼器在工作原理和结构上都有突出特点,有效解决了磁场利用效率,输出拉、压力的匹配,沉淀和多自由度受力的问题。将阻尼发生装置设计成外置串联结构,线圈置于缸筒内且靠近筒壁,减小了阻尼器的径向尺寸,散热条件好,便于维修。实验设计准确合理。通过试验分析励磁电流、振幅、频率对阻尼力的影响,新型磁流变阻尼器的拉压阻尼力成比例控制结构设计合理有效,可满足车辆减振对阻尼器阻尼力控制的要求;平行圆盘缝隙式阻尼发生装置能明显提高磁流变阻尼器的磁场利用率,使阻尼力范围更大,更易控制。新型磁流变阻尼器的设计为改进和其性能提供了新的技术途径,为车辆减振应用提供了一种有效可行的新型阻尼装置和重要的研究依据。     

旋转式磁流变螺旋流动阻尼器扭矩增强研究

为提高旋转式磁流变阻尼器输出扭矩密度,提出了一种具有更高精度的旋转式磁流变阻尼器设计方法.建立了螺旋流动磁流变阻尼器内部各通道的磁流变液准稳态流动微分方程,基于Herschel-Bulkley本构模型推导了磁流变液速度分布表达式,研究了螺旋流动阻尼器在高速工况下阻尼力矩和动态范围的计算方法.对阻尼器各通道的输出扭矩进行了数值仿真,结果表明,在高速工况下,随着电流增加,螺旋流动模式的扭矩增强效应呈现先上升再下降的趋势,并最终退化为纯剪切模式.设计加工了样机,并进行了低速和高速性能测试,实验结果显示,实验结果与理论计算吻合,零场高速工况下改进模型相较于传统模型平均误差减小129.4％,为设计高输出扭矩密度的旋转式磁流变阻尼器提供了理论基础.     

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。