磁流变阻尼器性能检测系统的研究

设计并研发了一种磁流变阻尼器性能检测系统,该系统可以完成不同激励下的磁流变阻尼器阻尼力的示功试验和速度特性试验。对电液位置伺服系统进行研究,提出一种基于幅值修正的实时迭代控制算法,实验表明,该控制算法能有效改善较高频的幅频特性下降问题,系统能复现高精度高频宽的正弦位移信号;选择Lord公司型号为RD-8041-1的磁流变阻尼器进行性能测试,测试结果表明,此系统能够有效测试磁流变阻尼器的滞回特性曲线,为磁流变阻尼器动力学模型的研究提供前提。     

多环形槽结构磁流变阻尼器的实验建模

对自行设计的、多环形槽结构磁流变阻尼器进行了理论分析与实验建模.该阻尼器的主要特点是在阻尼活塞周向表面上开有若干个矩形齿状环形槽,并且通过磁路设计,使流经阻尼通道处的磁流变液流动方向与其作用的磁力线方向垂直,用以增大阻尼力和阻尼力变化范围.然后从磁流变液的流变特性、电磁学的角度出发,利用修正了的非牛顿流体宾汉模型、结合实验数据,建立了该阻尼器的力学模型.利用该模型绘制和分析了外加磁场(通过施加电流实现)和阻尼力之间关系曲线,与实验结果较好吻合,从而证明了模型的正确性,为磁流变液阻尼器设计和性能预测提供了参考.     

基于多级磁流变阻尼器的操纵面振动半主动抑制--阻尼器设计与试验建模

提出了利用改变磁场作用面积来改变磁流变阻尼器输出力的思想。设计并制造了纯剪切式的磁流变阻尼器 ,通过改变内部磁场面积而获得分级输出的阻尼力。建立了阻尼器的理论模型并进行了 0 .5～ 2 0 Hz的正弦激励试验。基于试验数据 ,构造并训练自适应神经网络模型 ,并且能够很好地在线跟踪阻尼器的动态特性。     

阻尼力双向调节磁流变阻尼器的性能测试与滞回模型

基于概念设计和理论分析,制作了4个阻尼力双向调节磁流变阻尼器的模型,并测试了模型阻尼器在不同输入电流状态下阻尼通道内的磁场分布以及力-位移和力-速度等性能曲线;通过对改进型Sigmoid模型的参数识别,建立了模型阻尼器的动力滞回模型。研究表明:模型阻尼器的磁路结构能够较好地实现阻尼力的双向调节,且阻尼通道内的磁场分布基本满足设计要求;模型阻尼器在零、最大正向和最大负向电流状态分别实现中等出力、最大出力和最小出力,且零电流状态的中等出力既能保证阻尼器的故障安全性能,又能防止磁流变液沉降;所建立的滞回模型简单、实用,且精度高。     

磁流变阻尼器的改进多项式模型及验证

为更好地将磁流变阻尼器应用于磁流变阻尼器耦合系统的振动半主动控制,需建立较为精确的磁流变阻尼器动力学模型。已有的多项式模型对磁流变阻尼器的阻尼力-速度曲线拟合精度较高,但高次多项式拟合易出现Runge现象,导致拟合曲线的两端出现剧烈地振荡。为消除Runge现象,本文提出分段3次多项式模型并采用最小二乘法对其进行参数辨识。与试验数据相比,分段3次多项式模型能够较好地拟合磁流变阻尼器的阻尼力-速度曲线,而且消除了Runge现象。     

一种改进型磁流变阻尼器用于宽频隔振研究

磁流变阻尼器是新一代智能型耗能器，具有反应迅速、提供阻尼力大、控制方便等优点，是实现半主动振动控制的理想元件，目前已在工程领域得到较广泛的应用。但同其它常规流体阻尼器类似，在高频振动时会出现刚度硬化现象，使高频传递率增大，常规磁流变阻尼器多应用于较低频域的振动控制。针对这种情况，提出一种带有解耦机构的新型磁流变阻尼器，即在常规磁流变阻尼器内增加解耦机构。解耦机构的加入使磁流变阻尼器成为一个对振幅敏感的器件，即在不同的振幅下具有截然不同的刚度和阻尼特性。采用Bingham模型建立磁流变阻尼器的阻尼力模型，由隔振系统的动力学模型推导出传递率的表达式。通过对两种磁流变阻尼器进行仿真对比后认为：带有解耦机构的磁流变阻尼器在低频、大振幅时解耦机构几乎不起作用，新型磁流变阻尼器的性能与常规磁流变阻尼器相同，具有大阻尼特性；而在高频、小振幅时，解耦机构处于近似解耦状态，阻尼器具有小阻尼、低动刚度的特性，可减小高频传递率。     

全通道有效磁流变阻尼器的性能测试与滞回模型

传统剪切阀式磁流变阻尼器在活塞上缠绕励磁线圈,导致1/2以上长度阻尼通道无效,影响阻尼器的最大出力。为了克服上述缺陷,在前期概念设计和理论分析的基础上,制作了2个全通道有效的磁流变阻尼器模型,测试了其在不同电流输入状态下阻尼通道处的磁场分布以及力-位移、力-速度等力学性能曲线,并通过对改进型Sigmoid模型的参数识别建立了模型阻尼器的动力滞回模型。研究表明,模型阻尼器阻尼通道处的磁场分布与有限元分析结果基本符合,其磁路结构可较好地实现全通道有效;全通道有效磁流变阻尼器的最大阻尼力比传统剪切阀式磁流变阻尼器的最大阻尼力提高一倍以上,阻尼力调节系数提高70%以上;改进型Sigmoid模型结构形式简单,识别精度高,可作为全通道有效磁流变阻尼器的动力滞回模型。     

旁置孔隙阀式磁流变阻尼器阻尼力解析解

基于Bingham模型推导了磁流变液流经孔隙阀时流体的运动方程,孔隙阀式磁流变阻尼器阻尼力与阻尼器的结构参数、磁流变液的性能参数的关系为四次代数方程,应用代数方程理论得到了阻尼力的解析解,分析了磁流变液的黏度、屈服强度、磁流变阻尼器结构参数对阻尼性能的影响,本文的研究可用于指导阻尼器设计。     

磁流变阻尼器的力学设计及试验研究

在反映磁流变液剪切稀化(稠化)特性的Hersehel-Bulkley模型的基础上对双粘性滞回本构模型进行修正,根据液体准静态平板流动方程,得出了磁流变液在环形阻尼通道内的速度分布函数,推导出磁流变阻尼器阻尼力计算公式.在给定阻尼器活塞速度情况下对磁流变阻尼器的阻尼力进行理论计算预测;设计并制造了小型的磁流变阻尼器样机,对其进行试验测试,测试结果表明理论模型与设计方法可行.     

磁流变阻尼器的性能试验与神经网络建模

磁流变阻尼器是一种新型的智能振动控制装置.通过磁流变阻尼器的性能试验,研究了在不同电流输入下阻尼力-位移、阻尼力-速度之间的关系,分析了摩擦型磁流变阻尼器的主要特点.采用BP神经网络,建立了磁流变阻尼器的正向模型和逆向模型.仿真结果显示,神经网络模型能准确地预测磁流变阻尼器的阻尼力和控制电流,证明该方法的有效性.与已有的模型相比,具有精度高,计算简便等特点.     

装配式减震节点转动型阻尼器抗震性能及恢复力模型研究

提出一种可用于预制装配式结构中梁柱连接和耗能的转动型阻尼器——扭转钢管阻尼器。设计了5个不同参数的扭转钢管阻尼器试件并对其进行了拟静力低周往复加载试验,结果表明：试件整体绕销轴发生转动变形,具有良好的转动变形能力,极限转角均在0.06 rad以上,延性系数均大于规范要求的4.0;试件的滞回曲线饱满,具有明显的等向强化特征,等效黏滞阻尼系数达到0.5左右,具有良好的耗能能力;试件的壁厚和外径越大、有效管长越小,其转动强度越大;试件在等幅循环加载下各项疲劳性能指标基本在±15%的规范要求内,具有良好的抗疲劳性能。在此基础上,对Bouc-Wen模型进行改进以模拟阻尼器的滞回行为,采用量子粒子群算法对试验滞回曲线进行了参数识别,识别结果表明改进Bouc-Wen模型能更好地适应试件的等向强化特性,具有比Bouc-Wen模型更高的模拟精度,可用于整体结构的抗震分析计算。     

钢铅粘弹性阻尼器试验研究

研制开发了一种钢铅粘弹性阻尼器,介绍了该种阻尼器的构造、耗能机理及特点,设计出钢铅粘弹性阻尼器试验模型,利用压剪试验机完成阻尼器试验模型在不同幅值下的低周反复荷载试验,采用Bouc-Wen 模型和双线性模型模拟了钢铅粘弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明:1) 钢铅粘弹性阻尼器滞回曲线光滑饱满,具有良好的耗能性能;2) 铅芯、钢芯和粘弹性材料在剪切变形过程中发挥了良好作用,提高了阻尼器水平剪力、初始刚度和耗能能力;3) 阻尼器在大变形过程没有出现粘弹性材料外鼓和撕裂现象,并能恢复到原始加载位置,其具有较好的大变形能力和自恢复性能;4) Bouc-Wen模型、双线性模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合的较好,分析时采用Bouc-Wen模型、双线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的。     

大吨位磁流变液阻尼器的性能试验研究

研究了磁流变液阻尼器的磁路特性,在此基础上,对研制的最大阻尼力为170kN、可调倍数为16的磁流变液阻尼器的性能进行了试验研究。结果表明,在低电流情况下,对于活塞上缠有多个线圈的磁流变液阻尼器,多线圈电流的同向和异向并不影响其阻尼力的大小;但在高电流情况下,反接相邻线圈可以降低磁路磁阻的增长速度,从而有利于提高其阻尼力。     

基于Bouc-Wen方程的磁流变阻尼器实验建模

在实验数据的基础上建立了磁流变阻尼器输出力与不同定常电流控制量的关系,讨论了提高预测精度的方法,对修正Bouc-Wen模型进行了进一步的简化修正.新的模型继承了Bouc-Wen模型对激励的适应能力,没有使用修正Bouc-Wen模型中参数随控制电压线性变化的函数,将控制量从Bouc-Wen方程中分离了出来.本文模型的预测结果与实验数据相一致,表明本文提出的模型能准确地预测不同谐波激励和不同定常电流控制下的磁流变阻尼器输出力.     

一种新型电涡流阻尼器及阻尼性能研究

基于电涡流原理提出一种新型的可用于航天器振动被动抑制的电涡流阻尼器。首先,依托数值仿真建立阻尼器的磁场和力学有限元分析模型,对阻尼器的性能进行分析计算。其次,在振动测试实验台上进行阻尼特性测试,获得了小位移0.1 mm、大位移1 mm下的1 Hz～50 Hz频率范围内正弦激励作用工况下的阻尼系数。然后根据Bouc-Wen滞回模型建立了阻尼器的力学模型,研究了负载、阻尼器结构、交变洛仑兹力之间的关系。研究结果表明这种新型的电涡流阻尼器在外载激励作用下能够输出与仿真结果较为接近的阻尼力,且阻尼系数随激励频率变化具有明显的规律性,根据仿真和实验结果建立的阻尼力力学模型可以很好地用于电涡流阻尼器的力学特性仿真分析。     

叶片式磁流变液减振器的结构设计及磁场分析

介绍一种基于传统叶片式液压减振器设计的叶片式MRF减振器的工作原理,提出两种结构方案。利用ANSOFT电磁场分析软件对两种不同方案的减振器进行磁场有限元分析,得到磁场分布相对比较理想的一种方案。采用磁场有限元分析的方法对叶片式MRF减振器的结构设计进行优化,可以有效提高减振器的性能。表明有限元分析方法在磁流变液减振器磁路设计中具有重要的应用价值。     

剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统动力特性的理论和试验研究

首先给出了剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统不平衡响应的试验结果,然后提出了磁流变流体阻尼器动力特性的一般模型,在基于Bingham流体模型的基础上从理论上研究了剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统的不平衡响应.理论结果虽与试验结果在定性上较为一致,但磁流变流体阻尼器的动力模型仍需改进.     

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。     

半主动控制与时滞对高速铁道车辆平稳性、稳定性及安全性的影响

分析了半主动控制及时滞对高速铁道车辆运行平稳性、运动稳定性和安全性能的影响。首先利用多体动力学技术建立了62个自由度的高速铁道车辆非线性模型,并在此基础上设计了基于Bouc-Wen立方修正模型的磁流变阻尼器和半主动控制器,最后利用ADAMS+MATLAB联合仿真的方法分析了半主动控制与时滞对铁道车辆动力学性能的影响。结果表明,半主动控制可以有效提高车辆运行平稳性和安全性能,但会在一定程度上降低车辆的运动稳定性。随着时滞量的增加,半主动控制作用下的动力学性能并非逐渐恶化,而是呈波浪形变化,且在100~200 ms和400~500 ms时滞范围内最差。半主动开关控制及其改进型在有无时滞考虑时控制效果不同,这就更加证明了进行时滞分析的必要性     

剪切阀式磁流变阻尼器动态特性实验研究

介绍了剪切阀式磁流变阻尼器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力的计算公式。对自行研制的剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等动态特性进行了实验研究。结果表明剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,阻尼力可调系数随电流变化连续可调。在相同振幅下,阻尼器的可调倍数随频率增大而降低,阻尼力随振动频率的增大而增大。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。