多功能铁氧体和磁流变液结合的新型声学与振动控制器件

简要报道了一种由多功能铁氧体Ba6-xR2x(Nb1-xFe2 x)O3等和磁流变液(magnetorheologicalfluid)结合的新型声学与振动控制器件(模型)的初步研究情况.同时,也指出了它们多方面的重要应用及需要进一步研究的问题.     

圆筒式磁流变制动器结构与磁路耦合的优化设计

基于Bingham塑性模型,导出了圆筒式磁流变制动器的制动力矩公式,分析了结构与磁路的耦合关系．在此基础上,提出一种结构与磁路集成优化设计的方法;以最大化制动器制动力矩和最小化制动器质量为目标,建立磁流变制动器集成优化数学模型,采用ANSYS基于参数化有限元分析的优化技术进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳设计方案．仿真结果表明该设计方案既能满足制动力矩要求,又能满足磁路设计要求．最后分析了励磁电流与制动力矩的输入-输出关系．     

内通道式磁流变阻尼器及其减振控制研究

研制了一种内通道式磁流变阻尼器,该阻尼器的流场通道位于电磁线圈内部,磁流变效应发生于两层固定的平板之间.对该阻尼器进行了MTS动态拉伸实验,结果表明具有良好动力学特性和响应时间.为了模拟动车的振动情况,搭建一个两自由度的弹簧质量实验平台系统,利用天棚控制算法,在该实验平台上进行减振实验研究,结果表明磁流变阻尼器在1 Hz～2Hz频率范围内有较好的减振效果.     

Dynamic viscoelastic modeling of magnetorheological elastomers

A micromechanics-based viscoelastic constitutive model is proposed to estimate the zero-magnetic-field- and magnetic-field-dependent dynamic shear stiffness and damping behavior for magnetorheological elastomers (MREs). The effect of imperfect interfacial condition between the ferromagnetic particles and the elastomeric matrix on those properties is incorporated in the proposed model. A concept of effective volume fraction of particles is introduced to take into account the particle agglomeration in MREs. The magnetic dipole interaction is further employed to evaluate the magnetic-field-induced increase in shear stiffness of MREs. Numerical simulations are conducted and compared with experimental data to verify the proposed model.     

湿喷机液压制动系统制动阀性能研究

为了研究串联式双回路液压制动阀对湿喷机制动性能的影响,根据制动阀结构及工作原理,考虑稳态液动力等非线性因素,采用键合图理论建立了液压制动系统的动力学模型,基于MATLAB平台仿真分析了制动阀的静、动态特性,并在湿喷机上搭建实验平台进行其制动性能测试。结果表明：制动阀输出压力具有比例特性,后桥制动响应快于前桥,且后桥制动压力约大于前桥制动压力0.2 MPa;制动阀双段制动压力梯度的设计可以满足湿喷机在高低速行驶时动能差别较大的制动需求;制动阀阶跃响应迅速,系统能在0.3 s内趋于稳定,且无明显压力超调,制动性能稳定;在制动阀复位阶段,制动油缸将工作腔油液迅速排入油箱,解除制动。制动压力的测试值与仿真值基本吻合,验证了所建模型的准确性。研究结果可以为制动系统的参数匹配和制动阀结构优化提供参考。     

双线圈旁置式新型磁流变制动器的设计与优化

为提高传统单线圈混合式磁流变制动器的制动力矩,提出了一种双线圈旁置式新型磁流变制动器.利用一种新的线圈安装方式,增大了制动盘圆柱面的可控作用面积,从而增大了磁流变制动器的制动力矩.基于Herscher-Bulkley模型,提出了双线圈旁置式磁流变制动器的力矩模型与磁路设计方法,并在特定条件下对其进行了多目标优化.研究结果表明:与单线圈混合式相比,在相同体积条件下,双线圈旁置式能产生更大的制动力矩;而为了充分利用磁流变液的流变性能,获得更紧凑的结构,双线圈旁置式磁流变制动器的宽度应在80~100mm之间,长宽比的合理范围应在0.6~1.2之间;优化后在制动器质量基本维持不变的情况下,制动力矩提高了11%.研究结果可作为磁流变制动器的设计参考.     

工程车辆全液压转向系统管路特性分析

基于功率键合图理论建立了工程车辆全液压转向系统的数学模型。运用20sim键图软件重点研究了全液压转向系统管路的动态特性以及液压管路参数对转向系统动态特性的影响。研究结果表明：对于小管径及长管路转向系统,管路内液阻、液感较大,有利于抑制系统的高频振荡和冲击以增强转向系统的稳定性,但延长了系统的动态响应时间;对于大管径及短管路转向系统,管路液阻、液感较小,系统动态响应较快,但转向系统振荡剧烈,振荡幅度增大,振荡次数增多,不利于车辆的操作稳定性。提高油液的体积弹性模量利于改善系统的动态响应速度和稳定性。研究结果为全液压转向系统的设计及管网动态特性分析提供理论依据。     

Semi-active control of metal foam magnetorheological damper

A new type of foam metal magnetorheological damper is designed, and its performance in semi-active control is investigated. At first, magnetorheological fluid is stored in the pore of metal foam, and with the action of magnetic field, magnetorheological fluid is extracted from metal foam, and then fills up the shear gap to produce magnetorheological effect. The magnetic field density in the shear gap is studied by the software Ansys finite element method, the magnetic flux density in the working gap is obtained in the different exciting current. A testing rig, including the vibration generator, laser displacement sensor, proportion integration differentiation control and cantilever beam, is built to investigate the semi-active control performance of metal foam magnetorheological fluid damper. The result indicates that metal foam magnetorheological fluid damper has a good controllable damping property. When the exciting current is about compared with the vibration amplitude of cantilever beam magnetorheological fluid damper the vibration amplitude without foam metal magnetorheological fluid, the displacement of cantilever beam decreases by 44.4 %, which validates the semi-active control effect of the foam metal magnetorheological fluid damper.     

磁流变式调谐液柱阻尼器的两级双态半主动控制

磁流变式调谐液柱阻尼器（MR-TLCD）是由调谐液柱阻尼器（TLCD）和磁流变液阻尼器（MRD）组成的新型半主动控制装置。依据Lagrange方程建立了MR-TLCD与单自由度结构耦合动力方程,从耗能受力角度详细阐述了MR阻尼力、TLCD液体恢复力是阻尼力还是负阻尼力。基于MTALAB/Simulink工具箱,仿真分析了单自由度被控结构受风致振动时简单双态控制、离复位控制和两级双态控制三种半主动算法下的减振效果。结果表明提出的两级双态控制算法效果最优,离复位控制次之,简单双态控制也远好于被动控制效果。综合考虑MR-TLCD与被控结构组成的动力系统,两级双态控制最趋于稳定。三种控制算法均显示良好控制效果,且结构位移控制效果略好于结构加速度。     

磁流变阻尼器件设计中若干技术问题探讨

对磁流变阻尼器件设计中值得注意的若干技术问题,如磁流变液、工作模式、磁路结构、导磁材料、线圈和机械结构体积补偿方法等进行了仔细探讨,展望了磁流变技术的应用前景,提出了今后努力的方向。     

车辆撞击作用下泡沫铝防撞桥墩的动态响应特性

针对车辆撞击桥墩问题,设计了一种采用泡沫铝材料的桥墩防撞装置.采用LS-DYNA软件分别建立有无防撞装置的桥墩三维实体单元模型,分析了车辆撞击作用下各桥墩的动态时程响应.对比了两种情况下车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力等特征参量,并从能量传递的角度分析了泡沫铝防撞装置的耗能能力和撞击车辆损伤.结果表明:采用泡沫铝防撞...     

磁流变智能结构的微粒群优化控制

在磁流变智能结构的减震控制中,结构的位移控制和加速度控制是其减震控制的两个重要控制目标,这就使得磁流变智能结构的减震控制成为了一多目标优化控制。为此,本文采用微粒群优化控制算法同时对磁流变智能结构的位移和加速度进行了最优控制分析,实现了磁流变智能结构多目标的优化减震控制。并对一每层各安装一个磁流变阻尼器的五层钢结构分别采用微粒群优化控制算法、ON控制算法和OFF控制算法进行了实例对比分析,结果表明：采用微粒群优化控制可显著地减小结构的位移反应,同时也可一定程度地减小结构的加速度反应。     

Vibration characteristics of laminated composite beams with magnetorheological layer using layerwise theory

Vibration characteristics of laminated composite beams with magnetorheological (MR) layer are investigated using layerwise theory. In most studies, shear strain across the thickness of MR layer has been considered as a constant value, which does not precisely describe the shear strain. In this study, layerwise theory is employed to develop a finite element formulation to investigate MR-laminated beams. Experimental tests under different magnetic fields are carried out to verify the numerical results. Layerwise numerical results are compared with the experimental results and other theories. An empirical expression for complex shear modulus is presented. The effects of MR layer thickness on vibration of MR-laminated beams are examined.     

旋转阀式液压振动沉拔桩机实验系统特性分析

为了实现连续沉桩,以周期振动激励规律为基础,设计了桩机用五口旋转阀模型,并以此模型为基础,设计了液压振动沉拔桩机实验系统。分别改变旋转阀孔径和频率对实验系统进行仿真,分析旋转阀各参数对系统动态性能和沉桩的影响,得到了旋转阀最佳参数:当旋转阀孔径为10 mm,旋转频率为20 Hz时,系统工作特性最好,沉桩效率最高。最后通过实验,利用BK数据采集分析系统获得了液压杆加速度曲线,实验结果与理论分析相符,验证了旋转阀理论分析的正确性和旋转阀式液压振动沉拔桩机实验系统的可行性。研究可为实际建筑工程施工中合理选择参数,提高工作效率提供依据。     

Electroosmotically induced hydraulic pumping with integrated electrodes on microfluidic devices

Electroosmotic manipulation of fluids was demonstrated using thin metal electrodes integrated within microfluidic channels at the substrate and cover plate interface. Devices were fabricated by photolithographically patterning electrodes on glass cover plates that were then bonded to polymeric substrates into which the channels were cast. Polymeric substrates were used to provide a permeable membrane for the transport and removal of gaseous electrolysis products generated at the electrodes. Electroosmotic flow between interdigitated electrodes was demonstrated and provided electric field-free pumping of fluids in sections of the channel outside of the electrode pairs. The resultant pumping velocities were shown to be dependent on the applied voltage, not on the applied field strength, and independent of the length of the electroosmotically pumped region.     

磁流变弹性体压缩模式动态力学性能测试

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应强度下测试系统的激励与响应信号,通过系统的运动力学模型和相关理论计算,实现压缩模式下的磁流变弹性体刚度与阻尼性能的测试。该测试系统的建立为研制高性能的磁流变弹性体提供了动态压缩模式下的评价手段。     

磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试

磁流变弹性体（MRE）是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电磁振动台提供稳定的正弦激励,通过可调间距的钕铁硼永磁体产生可变的磁场,利用安装在测试系统中的力与加速度传感器,获取磁流变弹性体在往复剪切运动中的剪切力与加速度信号,其中加速度信号经两次数值积分获得位移数据,通过力与位移数据建立磁流变弹性体在动态剪切模式下的应力-应变关系,结合粘弹性材料理论模型,得到磁流变弹性体在剪切模式下的磁控动态力学性能参数。为研制高性能的磁流变弹性体提供了评价体系。     

汽车半主动磁流变悬架的自适应双模糊控制方法

为了减小汽车俯仰角、提高汽车平顺性,以磁流变减振器为控制对象,提出了自适应双模糊控制的半主动悬架系统。在实验室实际测试基础上,建立了磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型和基于该磁流变减振器的半车四自由度汽车半主动悬架数学模型。分别以车身质心速度、俯仰角速度及其偏差变化率作为模糊控制器输入,设计了自适应双模糊控制器,实现了车辆半主动悬架的自适应模糊控制。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,获得车身加速度、悬架动行程及车轮动载荷的时域响应特性,并对仿真结果进行了对比分析。结果表明,自适应模糊控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对路面破坏小,并对运行工况有一定的适应性。