筒式磁流变液联轴器设计与实验研究

讨论结构设计、外加磁场、输入转速和转矩对MRF联轴器传动扭矩的影响.在Bingham模型基础上,通过理论计算,得出筒式结构扭矩传递值在工作间隙减小过程中趋于某一极限值结论,按此结论设计出传动实验装置,通过实验对筒式磁流变液连轴器的输出性能进行验证,所得实验结果与理论推导结果相吻合.     

磁流变阻尼器的Bingham模型及其Simulink仿真分析

自1972年J.T.P.Yao(瑶治平)提出土木工程界的结构振动控制以来,结构保护系统受到了广大研究者的普遍关注,这种保护系统可以用来降低自然灾害对土木工程建筑的损害,由于磁流变阻尼嚣结构简单、动态范围大、能耗低、出力大、鲁棒性良好,能够满足不同工程项目需求的同时还提供有效的结构抗震抗风手段,目前它是一种非常有前途的丰主动结构减震装置,本文首先介绍了磁流变液和阻尼嚣的特性和优点,然后详细介绍了磁流变阻尼器的Bingham模型以及Simdink的强大功能,并在Simulink中进行Bingham模型的仿真分析,得出一些有益结论.     

磁流变传动装置工作机理分析

磁流变传动装置引入磁流变液作为工作介质,利用磁流变液的屈服剪切应力来传递转矩.基于Bingham模型和磁性物理理论,对磁流变传动装置的工作机理进行了探讨,分析了磁流变液中磁性颗粒的链化模型,给出了磁流变传动装置传递转矩计算公式,并通过理论分析和实验验证对磁流变传动装置传动性能及其影响因素进行了讨论.研究结果表明,磁流变液的磁致屈服应力在转矩传递中起主导作用,磁流变传动装置能传递较大转矩,具有良好的恒转矩特性.     

筒式磁流变液联轴器的机理模型及特征解

以筒式磁流变液联轴器为研究对象,建立了考虑最大传递扭矩、转矩可调倍数、相位转差、稳定时间和设计外形尺寸等性能特征的磁流变液联轴器的非线性系统动力学模型,给出了联轴器性能指标的理论显性特征解,并基于此组特征解对MRF-132DG磁流变液联轴器的参数设计和性能评估进行实例分析.结果表明,所提出的机理模型和特征解具有更明确的物理意义,避免了数学模型繁琐的数值求解和实验性能参数拟合曲线分析过程,为类似结构磁流变液联轴器的设计和特性分析提供了更直接的指导和借鉴.     

适用于力反馈的三圆盘磁流变液执行器工作机理及建模

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N· mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2N·mm,分段线性模型的精度比较高.     

板波纹规整填料液相分布模型

为研究板波纹规整填料内的液体流动状况，建立了相应的液相分布数学模型，并对4种板波纹规整填料的持液量和有效润湿面积进行了模拟计算及实验验证．结果表明，在无气相影响下，无论是均匀进料还是点源进料，液体在填料内的分布最终将达到稳定的自然流状态，而有效润湿面积的模拟结果显示，无气相影响时，即使在很大液相负荷下填料片的有效润湿面积比也不会超过1．另外，降低液体表面张力有利于在填料片上形成较大的润湿面积，而液体黏度对润湿面积的影响不大。     

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。     

盘式磁流变液阻尼器的简化逆动态模型

针对磁流变液阻尼器高度非线性特性导致的控制难问题,提出一种简化的逆动态模型.该模型可由速度反馈算法或力反馈算法实现,可以用来计算磁流变液的屈服应力或输入电流,使磁流变液阻尼器实时地产生一个阻尼力,并确保该阻尼力达到从各种优化算法中获得的目标控制力.在此基础上将盘式磁流变液阻尼器应用于力反馈系统中,并将简化逆动态模型用于...     

一种磁流变阻尼器非参数模型

基于Bingham塑性模型的基本思想,建立了一种简单的磁流变阻尼器非参数模型.该模型假设MR阻尼器的阻尼力由3项构成：气囊力、MR流体粘性阻尼力以及由于磁场作用所引起的阻尼力.气囊力被表示为活塞位移的线性函数.磁场引起的阻尼力则表示为一个没有线性增长的磁滞环.理论与实验结果的比较指出：非参数模型数据与实验数据吻合较好.该文所提出的模型,具有各参数物理意义清晰,容易根据实验数据确定的特点,可以用来描述一类线性比较好的MR阻尼器.     

磁流变阻尼器的实用计算模型

针对磁流变阻尼器,介绍了Bingham塑性模型和非线形滞回双粘性模型,提出了一种新的计算模型-双曲正切滞回模型.对三种计算模型进行了仿真分析,并与试验结果进行对比研究.结果表明,双曲正切滞回模型能很好地描述磁流变阻尼器的力学性能,且形式简单、概念明确,适合实际应用.     

磁流变液双链密排微结构模型

为了揭示磁流变液宏观响应特性下的深层次物理背景,从而为研制高性能磁流变液提供指导,基于磁偶极子理论,结合铁磁颗粒的链化机理,提出了磁流变液双链密排微结构模型.在外加磁场下,当铁磁颗粒沿磁场方向形成链状结构后,通过考虑相邻链之间的影响,假定磁偶极子链发生剪切变形后的倾斜角度服从指数分布,从磁偶极子能量的角度推导了磁流变液双链密排微结构模型的剪切屈服应力公式.分析了磁感应强度、铁磁颗粒体积分数、铁磁颗粒尺寸以及颗粒包覆层厚度等主要影响因素与磁流变液剪切屈服应力的关系,并进行了试验验证.结果表明,该模型与试验结果吻合很好,可以反映各主要因素对磁流变液剪切屈服应力的影响.     

高稳定磁流变液的制备和性能分析

采用X-ray衍射、扫描电子显微镜及振动样品磁强计等表征手段,研究通过气体渗氮在羰基铁颗粒表面形成的氮化物薄层,分析了羰基铁颗粒氮化后的形貌、抗氧化性能和磁性能。将氮化后的羰基铁粉加入高分散性添加剂,用高速分散的方法制备了高稳定磁流变液,分析了该磁流变液的磁性能、流变性能和抗沉降性能,并研究了该磁流变液在器件应用中的稳定性。结果表明：采用该工艺制备的磁流变液的摩擦系数降低至0.054,3个月沉降＜10%,零场黏度≤1.0 Pa·s,最大剪切应力≥60 kPa,在20～125 ℃范围内,阻尼器阻尼力最大衰减率14.3%。氮化提高了磁流变液悬浮相的表面抗磨、耐蚀性能,改善了磁流变液抗沉降团聚稳定性。     

磁流变液微观结构的数值模拟

通过分析磁流变液中固体颗粒的受力,利用分子动力学中的速度Verlet算法,对磁流变液链化过程和剪切过程进行了二维数值模拟,并对影响链化和剪切的主要因素进行了研究.研究结果表明:粒子的运动最终会在模拟区域内形成若干条几乎平行的链;颗粒链化时的变化过程先快后慢;整个链化过程所耗费的时间在2～3 ms之间;颗粒体积百分率越大...     

环冷机磁流变液密封研究

考虑到环冷机普遍存在着严重漏风问题,依据磁流变液在外加磁场作用下能呈现出可调的流变特性和可控的屈服应力这一特性,将磁流变液密封技术应用于环冷机,以达到有效解决环冷机漏风的目的。将磁流变液看作Bingham流体,建立磁流变液磁场力和屈服应力数学函数表达式,通过有限元分析,研究非磁性密封槽内的磁流变液在外加磁场力作用下流变和屈服特性,仿真结果表明磁流变液在磁场中具有一定的耐压能力,可平衡环冷机内外压差,起到密封作用,并且非磁性隔板边界处磁流变液屈服应力随密封间隙的增大而减小,同时采用线性拟合方法得到了磁流变液屈服应力表达式以计算非磁性隔板移动所需拉力。在此基础上,通过实验验证了有限元仿真结果的正确性,即采用磁流变液密封的方法可有效地解决环冷机漏风问题。     

页岩气藏流固耦合数学模型

页岩层是超低渗透率的储气层,页岩气藏开采过程中流固耦合效应表现明显.基于渗流力学和Biot固结理论,综合考虑页岩气藏储层的启动压力梯度,页岩气渗流过程中的解吸附,建立了一个适用于滑脱流、孔内扩散等页岩基质孔隙内所有气体流态形式的流固耦合数学模型.页岩气开采流固耦合数学模型包含了气体渗流和页岩变形相互作用的耦合项,必须进行耦合求解.使用显式迭代编制相应程序求解其数值解,计算结果表明,考虑流固耦合和不考虑流固耦合对页岩气开采过程中压力分布影响较大,考虑流固耦合情况下,压力降低趋势比不考虑耦合情况下要快,更符合实际开采情况.流固耦合现象对页岩气渗流过程影响较大,页岩气开采过程中必须考虑流固耦合影响.     

汽车磁流变液减振器的扰动器设计探讨

磁流变液中的磁性粒子具有沉淀特性，容易导致磁流变液性能不稳定，限制了它的应用范围．分析了汽车用减振器磁流变液沉降区，阐述扰动器的工作原理，提出汽车磁流变液减振器的扰动器设计方案，以期改善磁流变液减振器的使用性能．     

谷脊面的形状与分析特性

函数 z=|xy|的图形称为谷脊面。先用截痕法研究它的形状以及直纹性 ,再用分析法研究该函数的连续性、可导性及可微性。     

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...     

无磁场制备的磁流变弹性体的一种物理模型

假设在一定条件下,无磁场制备的磁流变弹性体中,微米量级的铁磁颗粒能形成自组装的链状结构或柱状结构,且链或柱的轴线方向在空间角内均匀分布.通过分析柱或链的应变和磁场能,在传统的成链模型的基础上,得出了相同体积比的无磁场制备和有磁场制备的磁流变弹性体的磁流变效应的比率,与文献中的实验结果基本符合.     

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.