基于MR效应的高速气缸缓冲结构研究

气缸是气动系统最主要的执行元件,其高速化是气动技术发展的必然趋势,而气缸的高速化首先需要解决缓冲问题。本文在介绍了常规高速气缸以及长行程磁流变阻尼器的结构原理基础上,针对常规高速气缸缓冲性能的不足,利用常规高速气缸和磁流变阻尼器在结构上的共性特点,提出了一种基于磁流变液MR效应的高速气缸缓冲结构,并进行了具有剪切阀式磁流变阻尼装置的高速气缸缓冲结构设计,建立了其数学模型,利用Matlab仿真工具对单溢流式缓冲与基于磁流变效应的复合式缓冲两种缓冲工况,进行了仿真对比分析,验证了基于MR效应的高速气缸优良的缓冲性能。     

某空投装备在不同缓冲装置下的冲击响应分析

为给空投装备提供理想的缓冲装置,在利用相关等效理论对不同缓冲装置进行合理等效的基础上,应用ABAQUS软件建立了某空投装备的有限元模型,分析了该空投装备在不同缓冲装置下的着陆冲击响应。根据破损边界理论,对比分析了不同缓冲装置的缓冲性能。根据分析结果提出了组合式缓冲装置的构想,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明:组合式缓冲装置较其余2种缓冲装置具有较好的缓冲性能。     

永磁式电涡流制退机磁路仿真及优化研究EI北大核心CSCD

基于永磁式电涡流阻尼技术对火炮反后坐装置的制退机结构进行了全新的设计,通过原理试验验证了同极相对永磁阵列方案具有良好的缓冲制动性能。建立永磁式电涡流制退机仿真模型,针对强冲击载荷下的火炮后坐过程分析制退机在不同磁轭、气隙、导体筒以及导磁筒厚度参数影响下的后坐阻力特性。建立多目标后坐阻力优化模型,并基于BP(back propagation)神经网络和遗传算法下的现代优化计算方法,在Pareto解集中寻找改善去磁效应影响下后坐阻力曲线马鞍形特征的最优解。研究结果表明:电涡流阻尼器冲击响应试验验证了磁路方案的可行性和仿真结果的正确性;磁轭与导体筒厚度这两项电涡流制退机参数对后坐阻力和去磁程度影响较大;优化后的后坐阻力曲线马鞍形特征减弱,曲线充满度从79.51%提高到88.05%,验证优化策略可行。     

几种排水型高性能船阻力性能对比研究

采用阻力理论计算方法，以高速圆舭艇的阻力性能为基准，对高速圆舭艇、深V型船、穿浪双体船以及高速三体船的阻力性能进行了对比研究，对比较结果进行了分析，给出了各船型的最适用航速范围．     

高速列车风阻制动风翼抗鸟撞分析

对研制的复合材料高速列车风阻制动风翼建立有限元模型。据接触-碰撞基本理论利用非线性动力分析软件LS-DYNA对鸟撞制动风翼过程数值仿真,将计算结果与实验数据对比验证仿真过程的合理性。结果显示,该制动风翼能承受500 km/h鸟体撞击,极限能达625 km/h,满足要求设计。鸟撞过程中制动风翼变形具有冲击波传递特征,应力峰值主要出现在被撞击区域,与底座相连部分及摇臂附近也会出现应力集中。     

冲击载荷下圆筒型电涡流阻尼器动力特性研究

为研究圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷下的动力特性,建立冲击载荷下电涡流阻尼器动力学模型,利用Maxwell分析软件建立圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷作用下的有限元模型,分析电涡流阻尼器工作时的气隙磁场与涡流分布。研究了制动减速阶段电涡流阻尼力和阻尼系数随速度变化的关系,分析工作气隙、导体筒厚度及磁轭厚度等参数对电涡流阻尼器制动性能的影响。研制了电涡流阻尼器冲击加载试验装置,试验结果与仿真结果吻合较好。研究结果表明:在保证动子运动精度的前提下,工作气隙尽可能小,磁轭厚度取永磁体厚度的3/4,导体筒厚度取1～2 mm有利于提高电涡流阻尼器的阻尼系数;电涡流阻尼器在冲击载荷作用下具有良好的缓冲制动性能,在武器发射、列车制动等冲击制动领域具有重要的应用价值。     

厚壁金属管挤压变形缓冲制动响应特性研究

金属管挤压变形是高效缓冲制动的重要形式,但目前对不同结构形式在动态冲击条件下的响应特性缺少系统的认识;以厚壁金属管为对象,对其挤压变形缓冲制动响应进行数值研究。参照试验状态和结果建立厚壁金属管缓冲制动装置的有限元分析计算模型,进行准静态仿真模拟分析并校核;在此基础上利用有限元法和显示动力学算法,对厚壁金属管缓冲制动响应特性以及影响缓冲力的主要因素进行研究和分析。结果表明:①厚壁金属管缓冲制动结构具有尺寸小、冲击载荷平稳、变形能力强的特点;②利用此计算模型能够清晰地表征厚壁金属管缓冲制动装置的动态响应;③影响缓冲力大小的主要结构因素是缓冲筒下部内孔直径、上部内孔直径以及外部直径,缓冲筒上下内径比D1应控制在0.7~0.8,D2应控制在1.8~2.0,当比值越小时,冲击杆会出现反冲现象,当比值越大时,冲击杆受到较大的冲击力,缓冲筒的惯性制动段的制动也有较大波动的影响。针对工程应用中不同的缓冲制动需求,可以通过设置合理的缓冲筒内外廓直径参数来获得有效的制动载荷。可为相关研究和工程应用提供参考。     

液压凿岩机回弹缓冲装置设计与实验研究

液压凿岩机钎杆回弹造成了机体刚性冲击,降低了凿岩机的工作效率和使用寿命,针对此不足,通过回弹波动理论分析,提出了回弹速度的计算方法和回弹缓冲装置的设计方法,从蓄能器的耦合和局部阻力角度建立缓冲活塞的数学模型,得出了缓冲活塞运动的非线性方程.利用Simulink对缓冲活塞进行了运动学仿真,分析了预充压力对回弹缓冲装置的动特性影响和其对工况的响应能力,并与实验结果进行对比,验证了仿真的准确性.结果表明:回弹速度与预充压力无关,与工作介质有关,介质系数增大,回弹速度增大.回弹缓冲装置设计有很好的工况响应能力,增加了液压凿岩机的可靠性,工作效率提高了7.23%,更符合实际工况要求.     

球形永磁阵列振动能量收集器设计与优化

为实现多方向环境能量收集,设计球形电磁式振动能量采集器。基于二维Halbach阵列设计的球面Halbach永磁阵列,较传统永磁阵列能提高线圈中磁链变化梯度,从而提高结构输出性能;建立数学解析模型,据解析结果对模型各参数进行优化;对该模型进行有限元仿真分析及实验性能测试。结果表明,该模型能有效响应空间任意方向振动,进而转化为电能;外部激励为10 Hz、激励为水平方向、负载阻值50 Ω时,该球形振动能量采集器输出电能达最大,单个线圈中最大负载功率可达0.8 mW。     

缓冲特性可控的智能气囊装置实验研究

提出了一种可对气囊排气口进行实时主动控制的气囊装置，称为智能气囊。智能气囊是一种应用智能材料结构设计的智能缓冲构件，能在碰撞过程中实现主动缓冲，可使缓冲过载更为平缓。在对气囊内不可压流分析的基础上，推导了理想缓冲时排气口面积变化规律，并建立了主动缓冲模型。在此基础上设计了智能气囊实验装置，采用独立的传感、驱动、控制元件及气囊。驱动机构采用层叠电致伸缩驱动器设计．实验显示该机构具有良好的驱动性能；控制采用了一维的模糊控制方法。控与不控的对比实验证实了智能气囊装置具有主动缓冲功能。     

电涡流传感器阵列测试技术

针对采用扁平柔性电涡流传感器阵列实现大面积金属曲面部件位置实时监测,对电涡流传感器的阵列测试技术进行了研究.采用一种基于时分多路的电涡流阵列测试的方法,通过对传感器探头和测试电路的合理设计,使系统电路得到简化,减小阵列单元之间的串扰,提高传感器系统的测试性能,实现了电涡流传感器阵列的快速、高精度测量.     

横向电涡流阻尼器阻尼力的计算分析

电涡流阻尼器具有非接触、无机械磨损等优点,在振动控制领域中有着广泛的应用前景。将一种新型横向电涡流阻尼器用于旋转圆盘的横向振动抑制,基于电磁场理论建立电涡流阻尼器的电学模型,并结合圆盘结构参数,推导出径向和轴向阻尼力的计算公式,仿真分析了阻尼力与通电电流、间隙（阻尼器线圈端面和圆盘的距离）以及圆盘转速等参数的关系。为振动控制的实施和横向电涡流阻尼器的实际应用奠定了理论基础。     

高冲击载荷作用下平面式电涡流阻尼器特性数值模拟研究

为探究平面式电涡流阻尼器在冲击环境中的应用特点,开展了高冲击载荷作用下平面式电涡流阻尼器响应特性数值模拟研究.基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立平面式电涡流阻尼器二维数值仿真模型,分析了永磁体和磁靴结构尺寸、导电层和导磁层厚度以及气隙间距对电磁阻尼力的影响.研究结果表明:平面式电涡流阻尼器能够满足安全制...     

Lorentz Force Eddy Current Testing: a Prototype Model

We report an investigation of the motion of a free-falling permanent magnet in an electrically conducting pipe containing an idealized defect. This problem represents a highly simplified yet enlightening version of a method called Lorentz force eddy current testing which is a modification of the traditional eddy current testing technique. Our investigation is a combination of analytical theory, numerical simulation and experimental validation. The analytical theory allows a rigorous prediction about the relation between the size of the defect and the change in falling time which represents the central result of the present work. The numerical simulation allows to overcome limitations inherent in the analytical theory. We test our predictions by performing a series of experiments. We conclude that our theory properly captures the essence of Lorentz force eddy current testing although a refinement of the experiment is necessary to reduce the discrepancy to the predictions. In spite of its apparent simplicity the present system can serve as a prototype and benchmark for future research on Lorentz force eddy current testing.     

非牛顿流体阻尼器冲击缓冲实验及其建模仿真

建立一种用于描述非牛顿流体阻尼器的冲击缓冲过程的数学模型,并对阻尼器进行相应的实验。利用实验结果对模型参数进行辨识,获得碰撞环节参数及阻尼器的阻尼系数和速度指数。结果表明,这种抗冲类阻尼器与普通流体阻尼器的设计不同,它需考虑碰撞环节的参数,而这些参数对碰撞冲击力峰值具有很大的影响。在缓冲环节中,阻尼力随时间延长近似线性下降,阻尼器具有良好的耗能特性。研究结果对抗冲类阻尼器的设计提供参考。     

冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析

为研究轮式车辆的电涡流减振器在行进间冲击载荷下的动态特性,结合电涡流理论设计了一种永磁式电涡流减振器,并基于等效磁路模型和麦克斯韦方程分析了其导体筒表面空气间隙处磁感应强度与阻尼力之间的关系;同时,利用有限元法对永磁式电涡流减振器的静、动态磁场分布进行了研究,并分析了不同结构参数对其阻尼特性的影响及不同运动速度下的示功特性曲线。通过建立1/4车辆悬架动力学模型和基于高斯滤波白噪声的随机路面激励模型,对车辆行进间冲击载荷下永磁式电涡流减振器的动态特性进行了分析。结果表明：永磁式电涡流减振器的磁场在动态条件下会发生退磁以及磁感线趋速聚集现象,各结构参数对其阻尼特性的影响较大;永磁式电涡流减振器的响应速度快,压缩、复原阻尼力恒定且平稳,可以高效、快速地消除轮式车辆越野时受到的路面激励和车载武器射击时的冲击载荷,能够有效抑制车体振动。研究结果对提高轮式车辆的越野机动性以及车载武器的射击精度具有重要意义。     

Photonic page buffer based on GaAs multiple-quantum-well modulators bonded directly over active silicon complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS) circuits

We present a 2-kbit, 50-Mpage/s, photonic first-in, first-out page buffer based on gallium arsenide/aluminium-gallium arsenide multiple-quantum-well diodes that are flip-chip bonded to submicrometer silicon complementary-metal-oxide-semiconductor circuits. This photonic chip provides nonvolatile storage (buffering), asynchronous-to-synchronous conversion, bandwidth smoothing, tolerance to jitter or skew, spatial format conversion, wavelength conversion, and independent flow control for the input and the output channels. It serves as an interface chip for parallel-accessed optical bit-plane data. It represents the first smart-pixel array that accomplishes the vertical integration of multiple-quantum-well modulators and detectors directly over active silicon VLSI circuits and provides over 340 transistors per optical input-output. Results from high-speed single-channel testing and real-time array operation of the photonic page buffer are reported.     

磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析

摘 要：首先,试验测试了不同速度和电流变化下,大吨位磁流变液阻尼器的响应时间;然后,对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟,基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间,并与试验数据做了比较。最后,研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响。结果表明,可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间;电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素,减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径;电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况;无论是上升还是下降,电流初值越小,涡流对阻尼器磁路的影响越大,阻尼力响应时间也越长。研究还表明,缩短电流的响应时间,会带来更大的涡流,并不一定能缩短阻尼力的响应时间。     

增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响

研究了在不同增塑剂用量的情况下,试验样品的密度、动态缓冲曲线和静态缓冲曲线.通过对增塑剂用量与试验样品密度、动态缓冲系数及静态缓冲系数的关系的分析,得出了增塑剂对缓冲材料影响的规律.选择了最佳的增塑剂用量.     

Preconditioning of the second‐kind boundary integral equations for 3D eddy current problems

Starting from the time‐harmonic Maxwell equations at low‐frequency eddy current approximation the H–? formulation is presented. An equivalent system of boundary integral equations of the second kind on the conductor surface (resp. the conductor/dielectric) is derived. Discretizing these equations with a boundary element method (BEM) yields a block linear equation system \[ \left[\begin{array}{cc} A_{1} & B_{1} \\ \tfrac{\mu}{\mu_{0}}\tilde{B}_{2} & A_{2}\end{array} \right] \left( \begin{array}{c} j \\ \sigma \end{array} \right)=\left(\begin{array}{c} b_{1} \\ b_{2}\end{array} \right) \] with a fully populated stiffness matrix. This system is non‐symmetric and, for large μ/μ₀ (of interest in practice) ill‐conditioned. Iterative solvers like GMRES converge very slowly, in general. We propose a new preconditioner which depends on μ. We present numerical results with a serial and parallel version of this preconditioner also on large industrial eddy current problems with compex geometry. The performance of preconditioned GMRES is found to be practically independent of μ/μ₀. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.