磁流变液矩形夹层板动力特性有限元模拟方法的研究

对于简单的磁流变液夹层结构可以通过理论推导等方法得到结构的固有频率和损耗因子,但是对于大型的复杂磁流变夹层结构难以处理,而实验研究受实验条件影响很大,能够在实验中实现的荷载状态也很有限,因此利用现有大型有限元分析软件进行模拟计算是很有必要的.本文先提出了四边简支条件下磁流变液矩形夹层板结构固有频率与损耗因子的理论计算方法,其次基于ANSYS提出几种模拟磁流变液夹层板动力特性的方法,并与理论解进行对比,从而获得模拟最佳的单元组合模型.     

阻尼模型对复杂结构水管桥地震响应分析的影响

与对普通桥梁的抗震性能研究不同,对水管桥研究时需考虑动水压力的影响,以附加质量的形式模拟动水压力对水管桥动力特性和地震响应的影响.阻尼是结构动力响应分析中的重要参数,针对阻尼模型的合理选择进行讨论.水管桥自振特性复杂,对横桥向分别采用Rayleigh阻尼模型、分块Rayleigh阻尼模型进行动力计算;对顺桥向采用Rayleigh阻尼模型进行动力计算.两个方向均以振型叠加法所得结果作为精确解,评价了各阻尼模型的合理性.结果表明:分块Rayleigh阻尼模型更能合理地模拟结构横桥向振动的阻尼特性,而顺桥向按Rayleigh阻尼计算就能得到较好的精度.     

分数阶在磁流变液性能研究中的应用

将分数阶微积分引入Maxwell粘弹性流体的本构方程中,建立修正的Maxwell模型以描述磁流变液.通过贮能模量和耗能模量曲线,研究磁流变液的阻尼特性.在不同的磁流变液体组成参数实验条件下,理论的贮能模量和耗能模量能够与实验结果很好拟合,且模型阶数有着明显变化.研究表明,分数阶的本构方程能够很好地描述磁流变液的阻尼特性,方程分数阶算子与磁流变液物质参数有关.     

阻尼效应的振动台模型试验研究

设计并进行了10层框架的模型振动台试验,分别进行了低频、中频、高频地震波模型试验.根据模型试验结果,应用不同模型试验数据分析方法——自由振动衰减、半功率法和HHT变换法,得出了模型结构前3阶自振频率及对应的振型阻尼比;再分别采用Rayleigh阻尼假定和Caughey阻尼假定,进行了相应模型结构地震反应的数值模拟,比较了不同阻尼模型之间的差异;较为详细地描述了根据试验结果作出较为合理的数值模拟的过程.     

基于磁流变阻尼器的结构振动特性研究

结构振动控制可以有效地提高结构抗震性能,减轻其在动力作用下的反应和损伤,近年来,基于磁流变阻尼器的结构半主动控制也得到大力发展。本文对三层框架结构进行了数值模拟,对有无磁流变阻尼器结构的振动特性进行了分析比较。     

复合夹层梁动力响应的谱有限元解

基于复合夹层梁的基本运动方程 ,采用有限元的基本原理 ,以复合夹层梁的一维行波方程解作为形函数 ,在频域内采用谱有限元法求解复合夹层梁的动力响应 ;另外采用通用的有限元程序 ,通过修改弹性材料特性的输入 ,以考虑线性粘弹性材料的阻尼特性 ,同样进行了复合夹层梁的频响分析 .2种方法的计算结果对比表明 ,谱有限元法可以方便地考虑夹层线性粘弹性材料的频变特性 ,且所需单元少 ,计算准确可靠     

磁流变液双质量飞轮的设计及性能

为满足车辆不同工况时双质量飞轮应具有不同扭转阻尼的要求,结合磁流变液在磁场作用下的流变特性,将磁流变液应用到双质量飞轮中,通过对二级分段刚度曲线和弧形弹簧参数的设计,以及对电磁回路磁场和工作间隙阻尼力矩的分析,设计、制作了一套可通过励磁线圈电流来控制扭转阻尼的磁流变液双质量飞轮装置,并通过静态特性试验验证了其使用性能.文中还建立了AMESim动态仿真分析模型并进行了台架试验验证,结果表明,所设计的磁流变液双质量飞轮可通过控制励磁线圈电流来实现其扭转阻尼的半主动控制.     

隔震桥梁合理结构阻尼模型

为了更好地处理隔震桥梁中的复杂阻尼问题,探讨了隔震桥梁中阻尼的模拟方法.根据阻尼的来源及作用机制不同,将隔震桥梁的阻尼分为滞回阻尼与结构阻尼两类.基于统一振型阻尼比的振型叠加法,给出了采用瑞利阻尼模拟结构阻尼时控制振型的选取方法.以支座位移与墩底内力作为复合指标,以无结构阻尼的地震反应作为参照,考查了采用瑞利阻尼与刚度比例阻尼时隔震桥梁的地震反应.结果表明,结构阻尼对隔震桥梁中的地震反应有较大的影响,经典的瑞利阻尼不适于隔震桥梁,利用初始刚度比例阻尼来模拟隔震桥梁的结构阻尼相对比较合理.     

汽车磁流变减振器流变力学特性的研究

磁流变液是一种新型的功能材料 ,属于可控流体 它能在强磁场作用下从牛顿流体变为有较高屈服应力的粘塑流体 ,这种变化连续可逆且迅速 ,用其制成的阻尼器具有结构简单、体积小、能耗低和阻尼可连续调节等优点 利用非牛顿粘性流体模型和宾汉流体模型 ,设计基于流动模式的汽车用磁流变减振器 ,利用ANSYS有限元分析软件计算其力学性能并进行试验验证 结果表明磁流变减振器可实现阻尼无级可调 ,将其用于汽车悬架系统 ,可改善行驶的平顺性 ,获得良好的振动特性     

基于弹性波动力学理论的结构阻尼

引入弹性应力波阻抗的概念,利用阻抗与阻尼在一定条件下相等的方法来确定结构的初始阻尼,为结构振动分析计算中阻尼参数的选取提供一种实用性较强的方法.理论分析证实基于弹性波动力学理论下粘滞阻尼理论及复阻尼理论在杆的轴向振动及梁的横向振动中的一致性,可应用这种方法来确定杆式结构及梁式结构的阻尼特性参数分布.通过这种方法确定的福泉高速公路江兜分离式立交桥简支板梁对应于第一阶振型的阻尼比为5.556%,该桥环境随机振动试验中采用半功率(带宽)法求得的板梁不同测点处相应的阻尼比介于5.02%～5.54%,试验结果说明这种方法在工程实践中应用是可行的.     

基于磁流变液悬置的柴油机垂向隔振多状态控制研究

柴油机隔振系统的悬置阻尼可控对提高交通工具的性能具有重要意义,分析了一种可调阻尼磁流变液悬置的特性,建立了柴油机垂向隔振动力学模型,为降低柴油机垂向激振力的传递,设计出悬置阻尼多状态控制器,搭建了柴油机隔振台架试验系统,并在不同工况下进行了对比试验。结果表明,多状态隔振控制使磁流变液悬置有效隔离了柴油机垂向激振力的传递,在较低转速下其隔振效果明显优于被动悬置。     

First order sensitivity analysis of magnetorheological fluid damper based on the output damping force

With many features, the magnetorheological fluid ( MRF) damper is widely applied in the semi-active vibration control system.And sensitivity analysis is an important method to study the influence weight of various parameters on damping force characteristics.A mathematical model of the output damping force on the MRF damper is established by the mechanism modeling method, a first order output sensitivity equation is deduced and the expression of the first order output sensitivity function is obtained.The first-order sensitivity functions of ten design parameters are solved, and the influ-ence degree of system parameters change on the output force of MRF damper is analyzed by compa-ring the sensitivity index of the parameters.Two sensitivities of vibration velocity and control current are obtained through experiment to prove the other parameters sensitivity analysis conclusion by analogy verification, which provides guidance for the structure optimization design of MRF damper.     

隔振前后振动筛对基础动负荷的理论研究

根据单自由度系统的振动理论,详细推导了振动筛对基础动负荷的计算公式;采用两个自由度系统力学模型,利用隔振理论,计算了带隔振台的振动筛对基础的动负荷,计算了采用隔振台和没有采用隔振台两种情况下对基础动负荷的比值,分析了隔振效果;为大型振动筛设计提供理论依据。     

基于磁流变液悬置的柴油机垂向隔振多状态控制研究

柴油机隔振系统的悬置阻尼可控对提高交通工具的性能具有重要意义,分析了一种可调阻尼磁流变液悬置的特性,建立了柴油机垂向隔振动力学模型,为降低柴油机垂向激振力的传递,设计出悬置阻尼多状态控制器,搭建了柴油机隔振台架试验系统,并在不同工况下进行了对比试验。结果表明,多状态隔振控制使磁流变液悬置有效隔离了柴油机垂向激振力的传递,在较低转速下其隔振效果明显优于被动悬置。     

曳引电梯磁流制动器的磁流变液摩擦学性能分析

由于磁流变液存在颗粒自磨损以及颗粒与磁流变制动器工作壁面的摩擦问题,会影响电梯磁流变制动器的制动效果,因此对磁流变液的摩擦学性能进行分析非常关键。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液。利用四球摩擦试验机模拟磁流变液在电梯传动装置中的运行工况,记录摩擦系数的变化,并用影像显微镜观察和测量磨斑大小。通过流变仪测量磁流变液在摩擦实验前后流变性能的变化,分析磁流变液在装置中的摩擦磨损对其性能的影响。结果表明：添加剂在一定程度上对磁流变液具有减摩作用,摩擦后的流变性能均有所增大;所配制的编号3磁流变液具有低零场黏度、高磁致剪切应力、较好的稳定性,是适用于曳引电梯磁流变制动器中的磁流变液。     

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑，比较分析了5种不同的风速功率谱函数，得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化；模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程，并转化为风荷载时程；对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析，得知其风振响应较小；比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应，得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大，在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等．     

火灾下两种不同边界钢筋混凝土双向板的振动性能分析

开展火灾下三边简支一边固支、两短边固支两长边简支两种边界条件下的足尺混凝土板的火灾试验.首先,在双向板表面布置拾振器,对火灾下两种双向板的振动性能进行研究;然后,通过回归分析,提出火灾下双向板的竖向一阶自激励频率与板中竖向位移的关系式,并基于频率差值进行楼板耐火极限预警;最后,采用ABAQUS软件对三边简支一边固支双向板受火过程中的频率差值进行模拟.结果表明:两种边界条件的双向板在火灾作用下的竖向一阶自激励频率均明显降低;频率差值-板中竖向位移的计算值曲线与实测值曲线基本一致.     

基于磁流变阻尼器的轴系扭振特性研究

针对传统被动硅油减振器调谐范围较窄、不易匹配的问题,基于磁流变液的流变效应,提出并设计了一种应用于轴系扭振半主动控制的磁流变阻尼.根据所设计的磁流变阻尼器结构,推导建立了其力学模型,并对其进行了磁场仿真;然后将其引入到曲轴系统中,建立磁流变阻尼器-曲轴系统耦合模型,利用Newmark法进行数值仿真,获得曲轴系统的扭振响应,并分析作用于磁流变阻尼器上的电流对扭振特性的影响.结果表明:磁流变液板极外的漏磁与磁压降较小,所设计的磁路是有效的;传统的硅油减振器对曲轴6谐次扭振幅值具有较好的抑制作用,但是对4.5谐次扭振效果的抑制不理想,反而使扭振幅值增大;与传统硅油减振器相比,采用磁流变阻尼器可使曲轴系统具有明显的变刚度、变阻尼特性.通过施加合适的电流,可使曲轴系统的扭振幅值在整个工作转速范围内达到最低.      

磁流变液延期解除保险机构的延期时间调控

针对小口径弹药引信磁流变液延期解除保险机构通用性的问题,分析了机构结构、磁流变液特性和环境参数对延期时间的综合影响,通过旋转等效实验确定了该机构延期时间的调控能力.在机构结构分析中,分析了孔型、孔径和孔长对延期时间调控的影响,选择孔径作为时间调控参数.在磁流变液特性分析中,基于Herschel-Bulkey模型,推导了磁流变液黏度表达式,并通过黏-温特性实验,确定了磁流变液泄流时黏度的影响因素.通过旋转等效实验深入研究了在60 000~90 000 r/min转速条件下孔径和磁流变液配比对延期时间的调控能力.研究结果表明:在磁流变液配比为7:1,8:1,9:1和0.26~0.30 mm孔径条件下,能够更有效地调控延期时间,并且这种机构在60 000~70 000 r/min转速条件下有很好的通用性.