结构半主动控制磁流变阻尼器流变学模型研究

推导了剪切-阀式磁流变阻尼器在匀速加载条件下的轴对称模型阻尼力理论解,研究了磁流变阻尼器间隙中磁流变液的动力特性,揭示了层间剪切应力沿径向线性分布特征和零剪切应力位置不变性,即剪切应力为零位置始终处于阻尼器间隙的中间位置、不受加载速度影响。在此基础上,将轴对称模型简化为阀式磁流变阻尼器的平行板模型,并通过对磁流变液特性参数与电流之间的相关性拟合导出了磁流变阻尼力与加载速度、输入电流之间的函数关系。为增强非匀速加载条件下磁流变阻尼器平行板模型的适用性,提出了改进平行板模型,与实验数据的对比分析表明,改进平行板模型具有较好的精度,为结构半主动控制中磁流变阻尼器输入电流的高效反算提供了基础。     

磁流变液导电性能研究

磁流变液的安全性是其应用推广的重要保障,对磁流变液导电特性（绝缘特性）的研究有着重要意义。实验的目的是测量出磁流变液的阻值随磁场变化规律,并分析其导电性能。设计制作了磁流变液电阻,该电阻是上下底面为金属的圆柱体容器,容器内装满磁流变液。在外加磁场作用下,由于两金属极板间的磁流变液的磁性颗粒连接成链,使极板间的导电性能发生变化,从而导致电阻减小。推导出了电阻表达式,表明与实验结果相符。     

磁流变阻尼器瞬态响应性能的研究

基于平行板流体理论,研究了磁流变液在环型极板间的流体力学特性,建立了磁流变阻尼器响应时间与阻尼器结构参数电路参数的关系.着重研究阻尼器结构参数、电路参数对磁流变阻尼器瞬态响应能力的影响,并预测了磁流变阻尼器流相转变的响应时间以及电路过渡时间.本文的结论对磁流变阻尼器结构设计以及性能评估具有重要的理论指导意义.     

基于分子动力学的磁流变液微观结构演化模拟与动态聚合分析

磁流变液优异的力学性能与高效的可控性能使其成为具有广阔应用前景的一类新型智能材料.针对磁流变液宏观力学性能与其微观结构行为的密切相关性,本工作采用分子动力学仿真软件LAMMPS开展了不同磁场强度和颗粒体积率下磁流变液的微观结构演化模拟,并在此基础上分析了磁流变液的宏观力学性能;进而通过对不同磁场强度、不同颗粒体积率和不同剪应变下磁流变液模拟微观结构的定性观察与定量分析,深入剖析了磁流变液微观结构的演化规律与链簇倾角的统计特性.本工作为进一步揭示磁流变液微观机理与宏观力学性能相关性、开展磁流变液材料及其组成构件的设计优化提供关键理论基础.     

多级径向流动型磁流变液减振器理论与实验

针对轴向流动型磁流变液减振器有效阻尼通道短和磁场利用率不高的问题,提出一种多级径向流动型磁流变液减振器;建立了磁流变液径向流动控制方程,并对其进行了合理简化,采用双粘本构模型导出磁流变液径向流动速度的表达式;利用定积分法分析了磁流变液惯性效应对径向压力梯度影响;得出了基于准稳态与非稳态流动的磁流变液减振器阻尼力计算方法。为了验证理论分析的合理性,按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了多级径向流动型磁流变液减振器,利用J95-I型油压减振器实验台对其进行了阻尼特性实验,比较了不同激励电流下的磁流变液减振器阻尼力的实验值与理论值。     

旁通小孔与环形通道并联型轿车磁流变液减振器

针对磁流变液减振器体积补偿与活塞换向时阻尼力非圆滑过渡问题,提出一种具有串级环形通道、并联旁通小孔、浮动活塞充气补偿的磁流变液减振器结构。依据磁流变液流变学测试数据确定Biplastic-Bingham本构模型参数;建立阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,结合本构模型得到流经活塞流量与上下腔压力差的关系;研究活塞旁通小孔节流、导向环状间隙节流、浮动活塞补偿和各部件间摩擦力共同作用下阻尼力的计算方法;依据国产某型号轿车悬架技术参数,设计制作磁流变液减振器样机,并对样机进行示功特性测试。测试结果表明:减振器示功曲线圆润饱满,各种励磁电流下磁流变阻尼器的理论阻尼值与测试值能较好吻合。     

单筒充气型轿车磁流变液减振器研究

针对传统的双筒型磁流变液减振器底阀容易堵塞和单筒浮动活塞密封困难的问题,提出了一种单筒复合节流充气气囊补偿的磁流变液减振器。利用实验数据辨识了磁流变液的Herschel-Bulkley本构模型参数;建立了环形阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,利用Herschel-Bulkley本构模型得出了磁流变液速度分布表达式;研究了非牛顿流体环形通道节流、牛顿流体小孔节流和气囊补偿共同作用下的阻尼力计算方法。根据某轿车悬架参数要求,设计制作了磁流变液减振器样机;利用WDTS型油压减振器实验台对其进行了示功特性测试。测试结果表明:在不同电流激励作用下,磁流变液减振器的理论阻尼力值和测试值吻合较好,所提出的分析方法是合理的。     

基于双粘本构模型的汽车磁流变液减振器阻尼特性分析

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、边界条件和相容条件,得出了磁流变液速度分布,并分析了不同粘度比对磁流变液的流动速度分布的影响,在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对汽车磁流变减振器的阻尼特性进行理论预测,并研究了磁流变液减振器的双粘阻尼特性.按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变减振器,在山川减振器公司对此进行了台架试验研究,试验结果表明应用所提出的理论分析模型和设计原理是可行的.     

基于磁流变液的智能电感研究

磁流变液是一种优秀的智能流体材料,其流体特性、阻尼特性以及磁学特性已被广泛研究,但其电学特性相对来说研究进展缓慢.用MRF-J01T型磁流变液和电感线圈构成磁流变电感,推导了磁流变电感的计算公式,设计实验测试了磁流变电感随外磁场的变化规律,并从理论上对实验现象进行了分析.为磁流变电感在电子测量以及传感技术中的智能控制提供了一种依据.     

磁流变液电容特性研究

磁流变液的电学特性可以广泛应用于自动控制、医疗、汽车工业、飞机制造等诸多领域。推导出了磁流变电容与介电常数之间的计算公式,制作了可以盛载磁流变液的可变电容,测量了磁流变液作为电解质时电容随磁场的变化情况,以及不同浓度的磁流变液的介电常数随磁场的变化情况,得到了磁流变液电容-磁场变化的曲线和磁流变液介电常数-磁场变化的曲线,最后对实验结果作了分析,得出当磁场增大时,介电常数也变大,从而导致磁流变电容增大的结论。     

双出杆磁流变阻尼器设计与性能分析

基于磁流变液的流变特性,设计应用于减振系统的双出杆磁流变阻尼器,详细讨论了双出杆磁流变阻尼器设计过程中主要构件参数的确定以及磁路尺寸计算。通过Work bench有限元软件对饱和磁路问题进行分析,表明活塞轴心区域和磁流变液工作区域的磁路基本同时饱和,验证了设计尺寸的合理性,从而提高阻尼器的工作效益,获取较大出力。基于Bingham模型,将实验测试得到的力学性能数据与理论计算数据进行对比,结果保持一致,验证了设计方案的可行性。     

磁流变液机理及行为描述的理论研究现状

概述了解释磁流变液链化机理的3种理论即磁畴理论、相变理论和偶极矩理论,以及链化机理的定量分析和数值模拟.同时介绍了3种描述磁流变液行为的理论方法和途径即宏观本构描述、微观分析描述和数值模拟描述.上述磁流变液的基础理论研究对优化磁流变材料的配置和设计高性能磁流变装置具有重要意义.     

磁流变液的流变特性分析和实验验证

本研究制备了羰基铁粉体积分数为10%的硅油基磁流变液,使用Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型和Casson模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为,在磁场作用下,随着剪切速率增加,剪切应力增大并趋于稳定,表观粘度显著减小,磁流变液存在剪切稀化现象。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和磁场的关系,剪切速率恒定时,随着磁场增大,磁流变液剪切应力显著增加。     

磁流变液的流体动力学理论

在外加磁场作用下,磁流变液从牛顿流体变成了Bingham体,超过屈服应力开始流动,其的流变性(弹性、塑性、粘性)、磁化性、导电性、传热性以及其它的机械性质和物理学性质皆发生显著的改变.研究磁流变液在外加磁场作用下,流场分布规律随磁场强度变化的动态特性,建立磁流变液的流体动力学理论,对开发和设计磁流变器械至关重要.本文运用物理学和流体力学的基本理论,结合本构方程,考虑磁场对磁流变液的流动的影响,建立了磁流变液力磁耦合的流体动力学模型,给出了描述磁流变液流动的基本方程组.     

面向轨道车辆抗蛇行振动的磁流变脂阻尼器设计与台架测试

针对磁流变液阻尼器存在磁场利用率不高和磁流变液沉降导致控制特性劣化的问题,提出一种基于多级径向流动模式的磁流变脂阻尼器方案,将磁流变脂的多级径向流动分解为源流与汇流的对称组合,建立了磁流变脂径向流动的分析模型。利用磁流变脂微单元平衡得出了磁流变脂尊静态径向流动微分方程,采用磁流变脂双粘度本构模型和无滑动边界条件,导出了磁流变脂径向流动速度分布函数和径向压力梯度分布函数。绘制了磁流变脂在不同半径处流动速度分布图,得到了磁流变脂阻尼器的阻尼力计算方法。按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了基于多级径向流动模式的磁流变脂阻尼器样机,利用J95-I型油压减振器试验台对其示功特性进行了测试,结果表明在不同激励电流下的磁流变脂阻尼器理论示功特性与实验示功特性能较好吻合。     

磁流变阻尼器管道流动特性研究

磁流变阻尼器是一种应用广泛的磁流变器件,其利用磁流变液独特的磁流变效应的工作.然而,磁流变体阻尼器设计中,一般地将磁流变液作为粘性流体建立流动的力学模型,进行流动分析以及参数设计,这样设计的结果与实测出现了较大的误差.本文将磁流变体作为一种粘塑性流体,建立了描述磁流变液流动的力学场和电磁场耦合的流体动力学基本方程组,分析研究了磁流变阻尼器沿狭长管道流动的特征,为磁流变阻尼器的设计提供了可靠的理论基础.     

杆形颗粒磁流变液的剪切屈服应力模型

杆形颗粒磁流变液是新近出现的新型磁流变液,它比传统磁流变液具有更好的性能.基于磁力学理论,通过分析磁化链中杆形颗粒的受力,包括磁力、压力、摩擦力及磁场对颗粒的力矩等,建立了磁流变液的剪切屈服应力模型,并和球形颗粒磁流变液加以对比,发现杆形颗粒磁流变液具有更高的屈服应力.计算结果和实验数据的比较表明,该模型能描述不同磁场...     

温度对磁流变液材料及传力性能的影响

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。     

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.     

圆筒式磁流变离合器的设计分析

磁流变离合器是通过磁流变液的剪切应力传递转矩的器件.本文建立了圆筒式磁流变离合器的几何设计方法,得到了磁流变液传递的转矩和两圆筒间能产生磁流变效应的最小间隙的设计计算公式,为离合器的几何设计奠定了理论基础.研究结果表明:转矩可由外加磁场连续控制;选择磁饱和时高屈服应力和零磁场时低粘度的磁流变液材料,能使设计的离合器的尺寸小而紧凑.