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。     

捷联惯组振动模糊控制方法

为了提高处于导弹复合动态环境中捷联惯性测量组合(Strap-down inertial measurement unit,SIMU)的输出精度,且针对磁流变弹性体强非线性和滞回性的特点,该文设计了模糊控制方法对捷联惯组进行减振。该控制方法根据开关控制的经验制定模糊规则,通过改变励磁线圈的电流来改变磁场,自动调节磁流变弹性体的刚度和阻尼,从而控制惯组振动响应以达到提高捷联惯组输出精度的目的。仿真结果表明,该控制方法的效果优于开关控制,解决了捷联惯组减振系统的刚度和阻尼难以实时精确控制的难题。     

挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析

磁流变弹性体是一种由铁磁颗粒和凝胶混合而成的可控智能材料。这种弹性材料的最大的优点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要密封装置。研制了几种还原铁粉制备的磁流变弹性体,并设计了一种挤压式磁流变弹性体阻尼器,测试在外加磁场条件下弹性体的弹性模量;由弹性模量与磁场强度的关系来分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变换的规律,并结合磁流变弹性体阻尼器在转子振动控制上的应用来说明弹性模量的变化对临界转速的影响。     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应情况.结果表明,系统的刚度和响应的变化可以通过外加磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

基于磁流变弹性体导电机理静态压敏特性分析

磁流变弹性体是一种新型磁流变材料,由于其内部颗粒结构的特殊性,颗粒体积比非常低的磁流变弹性体能表现出良好的导电性,通过对磁流变弹性体导电机理的研究,并基于颗粒在外加载荷作用下的弹性变形理论,分析了颗粒间电流导路面积的变化,进而推导出磁流变弹性体电导压敏特性理论关系。通过对实验测试结果的处理与分析,得到磁流变弹性体在外加压力作用下通过样品的电流和施加在样品上的电压呈非线性关系,在相同的电压下,流经磁流变弹性体的电流随压力的变化而变化,表现出明显的压敏特性行为。     

磁流变弹性体力学性能的测试与分析

基于单自由度基础激励 ,建立了磁流变弹性体磁致粘弹性的实验测试系统 ,研究其剪切模量及损耗因子与外加磁场间的关系 .并对颗粒磁饱和前后分别考虑局部场及颗粒尺寸的影响 ,修正了磁偶极子模型 ,进而分析了链中颗粒间的间距与磁场引起的磁流变弹性体附加剪切模量之间的关系 ,为磁流变弹性体的优化设计提供理论指导 .     

磁流变弹性体主链吸附模型

为了揭示磁流变弹性体变刚度工作机理,并为制备磁流变弹性体提供理论依据和指导,以磁偶极子理论为基础,研究分析了磁偶极子在磁场中的受力特性及不同磁场下磁流变弹性体内磁性颗粒的分布情况,并考虑颗粒链化后耦合场的影响及吸附颗粒或短链的影响,提出磁流变弹性体主链吸附模型.在一定的假设条件下,从颗粒间的磁相互作用能出发,计算了磁流...     

磁流变弹性体及其半主动吸振技术

磁流变材料是一类智能材料的总称,它们的流变特性能够用外加的磁场来控制.磁流变弹性体是这类材料中的新成员,它是将微米尺度的软磁性颗粒混合于液态或粘塑性体高分子聚合物中,形成特殊有序结构后固化而成.其典型特征是弹性剪切模量可由外场控制,此外它还具备其他磁控性能如磁控电阻等.这些独特的优点使其在调谐吸振器、可调刚度的悬挂系统和可调阻抗表面等领域有着巨大的应用前景.论文介绍我们课题组近年来在磁流变弹性体的研制、力学性能的实验和理论表征,及其在半主动吸振技术中的应用等方面的研究.     

磁流变弹性体阻尼器-转子系统的移频特性研究

磁流变弹性体中铁磁颗粒成分对磁流变弹性体阻尼器的刚度可控特性具有重要影响。研制了分别由大颗粒和小颗粒铁粉制备的多种不同质量分数的磁流变弹性体,采用一种挤压式磁流变弹性体阻尼器-柔性转子系统研究铁粉颗粒直径和质量分数对转子系统临界转速的影响。试验结果表明,含有大颗粒铁粉的弹性体阻尼器在小电流时就有明显的移频作用。在相同控制电流条件下,由小颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,随铁粉质量分数的增加,系统的临界转速变化(移频特性)越明显;而由大颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,其临界转速随铁粉质量分数的变化规律与小颗粒铁粉的刚好相反。     

基于MRE隔振器的变刚度半主动隔振系统分析

为探究磁流变弹性体隔振器应用于变刚度半主动隔振的可行性,制备硅橡胶基磁流变弹性体(MRE),设计制作MRE隔振器,对MRE材料和隔振器的性能进行测试,搭建基于MRE隔振器的变刚度半主动隔振系统并设计On-off控制、模糊控制和GA模糊控制算法.测试结果表明:MRE的储能模量在磁感应强度为600 mT时达到饱和,磁流变效应达到2000％以上;MRE隔振器的变刚度特性明显,当线圈电流从3 A变化为-3 A时,等效刚度从74.216 kN/m增加到137.128 kN/m,增加了84.8％;经过优化后的GA模糊控制效果提升了10％以上,三种控制算法对位移响应峰值的控制效果达到50％以上,对位移RMS值的控制效果达到60％以上.结果表明:经过优化后的GA模糊控制效果提升明显,磁流变弹性体隔振器可以有效应用于变刚度半主动隔振控制系统.     

磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

研制了一种以磁流变弹性体为核心智能控制元件的半主动扭转动力吸振器,基于扭转方向上的动力吸振器消振原理,设计了扭转动力吸振器的基本结构.对吸振器进行磁路仿真分析,保证强闭合磁场能够有效控制磁流变弹性体刚度;利用有限元软件进行吸振器动力学仿真,保证了吸振器固有频率对外界激励频率的有效跟随,以实现吸振效果.将吸振器安装在传动系统对应位置,进行传动系统振动响应仿真分析,结果表明动力吸振器能够有效削减传动系统的瞬态波动转矩.提出的磁流变弹性体半主动扭转动力吸振器为旋转机械系统减振应用提供了一种新的思路.     

磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer, MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。     

ER流体性能的仿真研究

应用迭代摄动法讨论了含有ER流体振动系统的非线性频谱，给出了带有ER流体阻尼器梁结构的计算结果，并应用数值积分方法，分析了带有ER流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同电场强度和激励频率作用下的位移响应情况。结果表明．系统的刚度和响应的变化可以通过外加电场强度来控制，随着电场强度的增加，响应幅值减小，结构刚度变大。     

薄板3倍超谐振动的分析与试验

基于Karman方程的动态比拟,运用Galerkin法,选用合适的正交函数将控制薄板振动的偏微分方程离散化为常微分方程,得到一带有平方和平方非线性的参数激励和外激励联合作用的非线性动力学系统。由于立方非经线性对系统的调节,系统存在出现3倍超谐振动的参数域。在出现3倍超谐共振的频率附近,系统的响应为主振动响应与3倍超谐振动响应共同组成的稳定的周期振动。理论分析和仿真计算及试验研究表明,参数激励简支屈曲薄板振动系统在一定的参数条件下将出现3倍超谐振动。当激励幅值不变、激励频率逐渐接近3倍超谐共振频率点时,3倍超谐振动成分对系统响应的影响逐渐增加,这表明立方非线性对系统的调节作用越来越强。     

围护墙多功能减震结构的地震反应频响分析

围护墙多功能减震结构是一种新型减震结构,具有调频质量减震和阻尼耗能减震等多种耗能减震功能。为了研究此减震结构在地震作用下的响应特性,本文建立了减震结构在地震作用下的动力方程,推导了减震结构地震响应的传递函数、频谱密度,得到主要影响参数对该结构减震效果的影响,并采用模拟地震振动台进行普通框架结构和此结构的对比验证,通过加速度(位移)功率谱密度和加速度(位移)频响幅值反映出各设置工况下的减震规律。结果显示,与普通框架结构相比,该结构的功率谱密度和频响幅值均有不同程度的减小,减震幅度最大可达39.97%,表明该结构体系在地震波作用下具有很好的减震效果,并在参数设置合理的情况下,减震效果更佳。     

磁流变液可控多流道悬置隔振性能仿真分析

设计一种动刚度和阻尼可调的磁流变液可控多流道悬置.首先,建立多惯性通道液压悬置模型,数值仿真不同的流道数量对悬置动刚度和滞后角的影响;然后,建立磁流变液可控多流道悬置模型,通过实验验证可控多流道可以控制流道的开闭;最后,分析磁流变液可控多流道悬置不同流道开闭的动态特性变化.结果表明:对不同的流道分别施加磁场作用可使悬置的动刚度、阻尼可调和力的传递率最小;已知激励频率,根据可控区域实时控制流道数量,可获得最佳隔振性能.     

极低频磁场对两种瘤细胞代谢活力的影响

采用ＭＴＴ 比色分析法研究极低频磁场对ＳＨ－ＳＹ５Ｙ 和ＰＣ－１２ 瘤细胞代谢活力的影响．实验结果表明：在相同参数的磁场作用下,不同类型细胞代谢活力的变化不同;ＳＨ－ＳＹ５Ｙ 和ＰＣ－１２ 两种瘤细胞都对磁场振幅和频率敏感,在某些磁场参数下磁场照射能够使细胞代谢活力有明显降低或升高;振幅和频率不同的磁场,即使都对细胞代谢活力有影响,磁场作用的大小也存在差异．本研究证实极低频磁场在某些参数下可能抑制或增强瘤细胞线粒体的呼吸作用     

增程器轴系不对中故障动力学响应特性分析

通过分析增程器轴系在不对中故障时的运动状态与受力情况,建立增程器轴系的动力学模型,并利用多体动力学软件对增程器轴系平行不对中、偏角不对中、综合不对中三种类型的故障进行仿真,分析不同类型不对中故障产生的动力学响应特性。结果表明,系统振动频谱中1谐次和2谐次的幅值可作为增程器轴系不对中故障诊断特征参数,平行不对中导致2谐次的幅值大幅增长,偏角不对中使1谐次幅值变化明显;增程器轴系左右两侧在2谐次下的振动相位差可进一步对不对中故障类型进行辨识,其中平行不对中故障时轴系两侧振动相位差接近0°,偏角不对中故障时轴系两侧振动相位差接近180°,综合不对中故障时轴系两侧振动相位差远大于180°。     

一种磁流变弹性体执行器的联合优化方法研究

磁流变弹性体（magnetorheological elastomer, MRE）执行器作为智能减振应用系统的核心元件,其结构的优化是决定执行器性能上限及系统控制成效的关键。针对目前MRE执行器优化方法及理论研究欠缺的问题,文中面向一款横向隔振的MRE执行器,基于其机械结构和有效磁路,以优越磁控性能、低功耗和快速响应时间为优化目标,提出了一种新的MRE执行器联合参数优化方法。首先,基于MATLAB和COMSOL的联合仿真,将遗传优化算法和电磁有限元分析方法进行有效结合,实现对MRE执行器的优化编程;其次,完成对器件的全局尺寸结构优化设计,使得器件具备优越磁控性能（526.21 mT）、低功耗（44.05 W）及快速响应（5.43 ms）;最后,通过搭建测试系统对优化后装配的MRE执行器进行测试和评估,验证了文中优化方法的可行性和有效性。提出的联合优化方法不仅适用于MRE执行器结构,还可为多领域减/隔振应用的共性MRE器件优化设计提供理论参考。