假肢膝关节磁流变阻尼器的多目标优化设计与分析

为解决目前应用于假肢膝关节的磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)存在的问题,通过建立假肢膝关节磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型;以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标,采用多目标遗传算法对其关键几何尺寸进行优化,分析各参数对优化目标的影响,并得出最优化的解。研究结果表明:优化过后的假肢膝关节磁流变阻尼器的体积及功耗分别减小了21%和36%,同时其输出阻尼力并没有受到影响;阻尼器的功耗优化与体积优化之间存在相互制衡关系,因此在寻求最优解时,应考虑实际情况的需要,选择最为合理的参数。     

车辆座椅悬架用磁流变阻尼器的阻尼特性实验研究

在分析磁流变阻尼器的工作原理和简化模型的基础上,以座椅悬架用磁流变阻尼器为实验对象,在不同控制电流和不同激振频率输入下,对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了台架实验研究。结果表明,该磁流变阻尼器耗能效果明显,而且阻尼力随着控制电流、激振频率的增加而增大,并趋于平衡。     

磁流变旋转阻尼器阻尼力矩的数值计算与结构设计

从磁流变液本构关系出发，建立了磁流变旋转阻尼器阻尼力矩的计算模型．应用有限元的数值分析方法，计算了几种典型结构旋转阻尼器的阻尼力矩，并提出了阻尼片与内腔壁的间隙对阻尼力矩有较大的影响．对数值模拟的结果进行比较，得出了结构设计中应遵从的一般性原则，为磁流变旋转阻尼器的结构设计提供了理论依据．依据该原则，设计了一种以磁流变液为阻尼介质和密封材料的新型旋转阻尼器．     

分体式磁流变阻尼器设计

为了降低磁流变阻尼器的维修难度,提高磁流变阻尼器的工作可靠性,设计了分体式磁流变阻尼器．该阻尼器由液压缸和磁流变控阀组成．磁流变控阀的内部包含阻尼通道和励磁线圈．通过对磁流变控阀的控制实现阻尼器输出力的控制．介绍了分体式磁流变阻尼器的工作原理．以最大输出力为490N的分体式磁流变阻尼器设计过程为例,给出了磁流变控阀的设计过程和结构参数．     

磁流变阻尼器动态性能分析

磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和添加剂构成，根据磁流变效应设计的磁流变液体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，其阻尼力可以通过调节外加的磁场大小来控制。该文结合具体工程应用从磁流变材料流变特性、动力学、机械学和电磁学的角度出发，建立了磁流阻尼器的动力学模型，应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线，并与试验结果进行比较，为磁流阻尼器设计和工程应用提供了参考。     

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...     

涡轮阻尼器阻尼特性与轴向力特性分析

采用基于分离涡模型的计算流体力学方法计算某可调阻尼式涡轮阻尼器多个挡位、多个转速工况的内部三维黏性流场,预报了其阻尼特性和轴向力特性.阻尼器内部紊乱的流动造成其转矩、轴向力等外特性参数波动较大,大挡位工况超过10%.阻尼系数随挡位的增大而增大,除小挡位外,预报误差在5%以内.随着挡位的增大,转子轴向力增大,调节挡板轴向力也呈增大趋势.定子轴向力是一个小量,其方向与调节挡板轴向力相同.腔内复杂的不对称流动造成各挡板块受力不均,但每块挡板的轴向力均呈周期性变化,平均值相差±2.5%以内.大挡位高转速工况产生较严重空化,而小挡位时空化较弱.     

带有磁流变阻尼器的结构振动实时控制试验

对一带有SG-MRD40磁流变阻尼器的3层钢框架模型结构进行了结构减震控制模拟试验,基于Matlab/Simulink及WinCon编制实时控制软件,将依据LQG控制算法的最优控制,通过Q8系列HIL控制卡输出通道驱动继电器开关,将所需电压施加到阻尼器上,在振动台上进行了0～40Hz正弦扫频及前3阶自振频率的正弦波下LQG半主动控制系统的试验.试验结果表明,通过Matlab/Simulink调用WinCon实时控制软件进行半主动控制是有效的,半主动控制系统能够使模型结构的地震响应得到显著的降低,其中顶层位移响应和绝对加速度响应的峰值减小了近40%左右,而所需电源功率只有10W左右.     

汽车磁流变液阻尼器特性分析与实验

将磁流变液在环形阻尼通道的流动简化为无限宽平板间的准稳态流动,建立了磁流变液平板准静态流动方程,利用磁流变液的双粘本构模型,以及磁流变液流动的边界条件和相容条件,通过求解微分方程得出了磁流变液流动速度分布理论表达式,在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对磁流变液阻尼器的阻尼力进行理论预测.按照某微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了汽车磁流变液阻尼器,并对此进行了示功特性台架测试,试验结果表明：所提出的理论分析模型和设计原理是可行的.     

基于改进遗传算法的磁流变阻尼半主动控制系统整体优化

为解决磁流变阻尼半主动控制系统中控制算法参数、阻尼器参数与布置位置优化问题,提出一种改进的自适应小生境遗传算法.该遗传算法在选择策略、交叉和变异操作、交叉概率和变异概率的自适应调整等方面作了改进,并同时采用预选择机制和共享机制这两种小生境技术.算例分析结果表明：改进的自适应小生境遗传算法和改进的基本遗传算法优化结果总体一致,表明前者分析结果是正确的;前者首次得到最优解耗费的机时比后者平均少32.7%,可见前者比后者收敛速度更快;30次优化分析结果表明,前者比后者稳定性更强;经前者优化的磁流变阻尼半主动控制系统取得良好减振效果,El Centro波、集集波、人工波输入时,半主动控制结构层间位移角和绝对加速度的最大值较无控时分别平均减小64.1%、54.7%、55.9%.算例表明了改进的自适应小生境遗传算法的有效性,实现了对磁流变阻尼半主动控制系统的整体优化.     

粘弹性阻尼器用于结构减震时的空间布置研究

以结构顶层各点在地震荷载的作用下的最大位移Smax和最大加速度acmax作为结构减震效果的评价函数，通过使用ansys软件研究了粘弹性阻尼器的空间布置对建筑结构减震效果的影响，得到粘弹性阻尼器较优的空间设置方案，使得在相同数目的粘弹性阻尼器的条件下，达到更好的减震效果．     

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．     

叶片式减振器的特性分析和液压参数识别

通过对叶片式减振器的结构进行分析,建立了叶片式减振器的液压模型.结合对试验台结构非线性的分析,提出了一套对叶片式减振器示功图试验曲线进行数据处理的方法.对处理结果进行多项式拟合,可以识别出该减振器的液压参数,不同温度的减振器试验数据和利用拟合参数的计算结果对比,证明了所得参数的有效性;这些参数为该减振器的工艺改进和可控性改造提供了依据.     

麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析

为提高麦弗逊式独立悬架分析与设计效率,建立悬架受力分析以及进行刚度与阻尼计算的数学模型,给出按选定的偏频和相对阻尼比确定螺旋弹簧刚度和减震器阻尼参数的设计步骤,并研制了方便实用的麦弗逊螺旋弹簧悬架系统刚度和阻尼参数分析与设计计算软件.虚拟样机试验结果验证了数学模型和计算软件的正确性.     

缆索支承桥梁模态阻尼特性及理论分析

在广泛收集国内大跨缆索支承桥梁的模态阻尼实测资料的基础上，通过对收集到的实测资料进行统计分析，研究了两种缆索支承桥梁：斜拉桥和悬索桥的模态阻尼特性．在现有的基于能量耗散的模态阻尼计算方法的基础上发展了一种缆索支承桥梁模态阻尼计算方法；利用模态阻尼实测数据得到了结合梁斜拉桥、混凝土斜拉桥和钢悬索桥子结构的损失系数，然后利用这一方法计算了南浦大桥、武汉长江二桥和虎门大桥的模态阻尼。     

被动约束层阻尼结构短柱壳的减振分析

该文主要是通过分别改变被动约束层阻尼结构中粘弹性阻尼层及约束层的厚度,讨论贴敷不同厚度被动约束层阻尼结构的短柱壳的振动特性。通过被动约束层阻尼结构减振机理,提出粘弹性材料模态阻尼计算和分析探讨,以短柱壳为研究对象,仿真计算中各个材料参数,并得出结论。阐述了机敏约束层阻尼系统特征,分析了结构设计和系统建模方法。反过来这些优点也使得类似结构十分容易发生振动。在航空发动机上这样极易引起由于振动过大而导致的短柱壳破裂现象,如果不采取减小振动幅值的措施,将会引发灾难性的后果。在短柱壳表面贴敷粘弹性阻尼材料是一种有效,便捷的减振方式,因此有必要对其减振特性进行研究。