孔隙阀式磁流变阻尼器准静力分析

建立了孔隙阀式磁流变阻尼器的轴对称模型.推导了孔隙阀内磁流变液压力梯度方程.对Herschel-Bulkley模型的磁流变阻尼器压力梯度进行了数值求解.应用代数方程理论,得到了Bingham模型的磁流变阻尼器压力梯度的解析解.最后,结合算例计算了孔隙阀内磁流变液的流速分布及阻尼器的阻尼力.     

内置阀式磁流变阻尼器结构设计及阻尼性能研究

针对目前磁流变阻尼器结构受限时输出阻尼力过小的不足,设计了一种内置阀式磁流变阻尼器。该新型磁流变阻尼器采用内置式磁流变阀代替了目前常用的阻尼器活塞头结构;内置阀液流通道由圆环轴向流、圆盘径向流及小孔流构成。通过控制内置阀产生的压降来控制阻尼器的输出阻尼力。阐述了内置阀式磁流变阻尼器的工作原理,推导了阻尼器可控阻尼力数学模型。采用有限元法(FEM)对内置阀式磁流变阻尼器电磁场进行建模仿真,并通过ANSYS软件一阶优化方法对其结构尺寸进行多目标优化。仿真结果表明:优化后的内置阀式磁流变阻尼器在输入电流为1.0 A时,输出阻尼力由21.89 k N提高到38.94 k N,提高了77.9%。     

磁流变阻尼器阻尼力计算

Bingham模型能准确刻画磁流变阻尼器屈服后区的粘塑特性,基于该模型,阀式磁流变阻尼器阻尼力与速度的关系为与阻尼器结构参数有关的三次代数方程,文中求解了该代数方程,得到了阻尼力的解析表达式,分析了阻尼器结构参数对阻尼器阻尼特性的影响.文中的研究结论可用于指导磁流变阻尼器的设计.     

磁流变阻尼器输出阻尼力灵敏度分析

针对液压管路系统振动控制问题,对磁流变液阻尼器的液压管路半主动振动控制进行了研究。对磁流变液阻尼器结构进行了分析,通过机理建模的方法建立了磁流变液输出阻尼力的数学模型,针对磁流变液阻尼器控制电流、活塞运动速度等10个与磁流变阻尼器结构和特性相关的设计参数,建立了其一阶和二阶输出灵敏度方程,得出了系统一阶和二阶输出灵敏度函数表达式;基于Matlab软件求解了其相应的一阶和二阶输出灵敏度函数,结合两项灵敏度指标分析了各参数变化对系统输出阻尼力的影响程度。研究结果表明:当参数变化10%时,励磁线圈匝数、铁芯横截面积以及外筒与活塞缸之间间隙这3个设计参数所引起的输出阻尼力变化百分比最大。     

双筒单出杆式磁流变阻尼器力学特性研究

介绍了一种基于流动模式的双筒单出杆式磁流变阻尼器结构和工作原理,推导了其阻尼力公式。对基于上述结构的MRF阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等力学特性进行了试验研究。结果表明流动模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,其耗能减振能力优于传统的被动阻尼器。气囊导致压缩行程终点阻尼力放大,并可以在一定程度上消除复原行程的空程现象。而阻尼器的结构尺寸和所选用的磁流变液一旦确定,其可调倍数只依赖于最优的磁路设计。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为改进研制装甲车辆磁流变减振器奠定了基础。     

磁流变阻尼器阻尼通道设计研究

磁流变阻尼器阻尼通道是影响阻尼器产生阻尼力大小的关键部位,基于有限元分析软件Ansys的流体和固体耦合计算技术,建立了活塞在缸内磁流变液中运动的数值计算模型,分析了活塞运动过程中缸内磁流变液的速度流场和压力分布状态,得出阻尼通道参数如何影响阻尼力的结论:阻尼力与阻尼通道间隙、线圈槽深成反比,与阻尼通道长度成正比,而线圈槽长的变化几乎不会引起阻尼力的变化;阻尼力的大小对阻尼通道间隙的改变最为敏感,对线圈槽长的变化最不敏感,对阻尼通道长度和线圈槽深的敏感度远低于对阻尼通道间隙的敏感度。     

基于有限元仿真的磁流变阻尼器性能研究

对双线圈活塞式磁流变阻尼器结构和工作原理进行分析,应用ANSYS软件对阻尼器磁场有限元仿真,证明励磁线圈电流异向时磁场的利用效率更高,并且建立电流异向时阻尼间隙磁感应强度和电流的函数表达式,结合阻尼力模型和磁流变液的材料特性,得出阻尼力关于电流值和活塞运动速度的理论关系。通过阻尼器台架试验,对理论关系进行验证,结果表明:理论值准确的描述了阻尼力变化规律。为磁流变阻尼器设计及改进提供方法。     

摩托车磁流变阻尼器的设计研究

磁流变液（Magnetorheological fuild）是一种新型的智能材料，属于可控流体，具有在外加磁场作用下快速可逆地改变流变性能的特点。该文选择剪切阀式作为本文阻尼器的工作模式，推导基于平行结构的Bingham模型阻尼器阻尼力的计算表达式。优化设计了磁流变阻尼器的结构参数，在此基础上，根据理论分析选择阻尼器的结构尺寸，设计制作了单出杆磁流变阻尼器。对该文设计的磁流变阻尼器的特性进行了实验研究，该文的研究结果对于磁流变阻尼器在摩托车悬挂系统中的应用具有较好的参考价值。     

基于泄漏故障下的磁流变阻尼器力学性能研究

基于磁流变阻尼器力学模型,对泄漏故障下的磁流变阻尼器的力学性能及其阻尼力-位移曲线进行了研究,并通过试验验证了磁流变阻尼器最大阻尼力随着泄漏的加重会逐渐变大,而且在一定的励磁电流作用下,磁流变液会发生剪切稀化现象,反而导致最大阻尼力逐渐变小.研究还发现随着磁流变液黏滞系数的增大,磁流变阻尼器的速率对其阻尼力的影响逐渐减弱.     

磁流变阻尼器阻尼力计算

建立了基于Bingham模型,推导了Bingham模型的平板模型的阻尼力方程,应用代数方程理论求解了阻尼力的解析解,最后分析了磁流变液性能及阻尼器结构参数对阻尼性能的影响.     

挤压式磁流变减振器力学模型研究

为了克服剪切阀式磁流变减振器阻尼力最大值不够的缺陷,建立了挤压式磁流变减振器的数学模型,得出了挤压式磁流变减振器的阻尼力表达式,并定义了等效阻尼系数和可调倍数.根据理论推导的表达式,分析了磁流变液在平行圆盘间的流动特性以及影响阻尼力的因素.分析结果从理论上证明挤压式磁流变减振器是小位移大阻尼减振器,位移3mm情况下,最大阻尼力和可调倍数分别可达5 000N和9.794 7.     

盘形缝隙式双筒MRD阻尼力模型与分析

设计出一种基于被动式双筒液压减振器的盘形缝隙式双筒磁流变液减振器(Magneto-rheological fluid damper, MRD),并根据牛顿流体在平行圆盘缝隙间流动的层流模型和磁流变液(Magneto-rheological fluid, MRF)的Bingham本构关系,推导出盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力计算模型.提出衡量MRD性能的最重要参数之一阻尼力可调倍数的定义,依据力学模型推导出其计算公式.对公式中影响MRD的阻尼力可调倍数各种因素进行分析,得出在零磁场强时阻尼力不变的情况下提高阻尼力可调倍数的途径.对设计的盘形缝隙式双筒MRD进行台架试验,验证了所推导的力学模型的准确性.通过对三种不同缝隙高度的MRD的试验数据进行分析,得出阻尼可调系数随盘形缝隙高度的变化关系.分析不同电流下低温MRD随着液体温度的升高对可调阻尼力的影响.     

冲击载荷下的磁流变减振器动力学建模与滑模控制

以冲击载荷下的磁流变减振器为对象,设计一单杆长行程冲击型减振器,基于Bingham模型推导建立包括由环形阻尼孔内的摩擦阻尼力、库仑阻尼力、惯性阻尼力、节流阻尼力、结构附加阻尼力和摩擦阻尼力等组成的动力学模型,并利用最小二乘算法辨识模型中关键参数,试验结果证实了拟合的磁流变冲击减振器动力学模型准确性.针对冲击载荷特点,设计基于全状态反馈和指数趋近律控制率的滑模变结构目标跟踪控制器,基于构建的试验平台分析比较On-Off算法、PID算法和滑模控制算法控制效果,结果显示滑模控制算法下的磁流变冲击减振器振动峰值缩减27.33％,活塞行程缩减48.75％,控制效果最为理想.     

多孔泡沫金属磁流变液阻尼器设计及力学性能研究

磁流变液阻尼器的力学性能直接决定了其应用范围。目前的磁流变液阻尼器主要集中于大阻尼力的减振,而对于阻尼力范围较小的应用较少。对此,根据多孔泡沫金属材料的特性,论文设计了一种多孔泡沫金属磁流变液阻尼器,分析了其工作原理,并利用搭建的性能测试系统对其力学性能影响因素进行了研究。结果表明:该多孔泡沫金属阻尼器可用于小阻尼力方面的减振,而且其他条件相同时,采用泡沫金属铜产生的阻尼力比采用泡沫金属镍的阻尼力大,为磁流变技术的推广应用提供了新思路。     

用于磁流变减振的PWM控制器设计及实验分析

磁流变阻尼器是通过改变线圈中的电流来改变其阻尼力的,而基于混合模式的磁流变阻尼器的阻尼力是由压力工作模式的阻尼力和剪切工作模式的阻尼力构成的.根据磁流变阻尼器的磁路设计和动态特性,推导了阻尼力、电流和磁场强度的计算公式及相互关系;针对阻尼器的时间响应要求,设计了一种脉冲宽度调制电流驱动器,通过仿真分析了电路中的电流响应时间.实验结果表明,电流响应快、精度高,达到稳态值的95%所需的时间为0.3～0.6 ms,标准残差控制在0.11以内,满足磁流变阻尼器的控制要求.     

基于Eyring本构模型的磁流变液阻尼器设计原理与试验研究

根据试验得出的Bingham塑性流体模型的模型参数, 建立了磁流变液切应力的误差函数,利用多参数优化理论和数据拟合方法对Eyring本构模型的参数进行辨识。建立了基于Eyring模型的环状混合准稳态流动方程,得出了磁流变液在环形通道中流动的速度分布函数。在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对混合工作模式的汽车磁流变液阻尼器产生的阻尼力进行理论预测研究。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液阻尼器,并对此进行了试验测试,试验结果表明：应用所提出的理论分析方法预测磁流变液阻尼器的特性是可行的。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

混合模式下磁流变阻尼器设计与仿真

本文以一种混合模式磁流变阻尼器为研究对象,基于Bingbam模型推导了混合模式下磁流变阻尼器阻尼力表达公式,开展了磁流变阻尼器磁场有限元仿真分析,研究了不同电流工况下工作间隙磁场分布规律,仿真结果表明：工作间隙磁场强度随励磁电流大小增加而增加,电流2.0A时达到磁流变液磁饱和点。研究结果为磁流变阻尼器设计与减振应用提供了理论指导。     

冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性分析及模型参数辨识

对自行设计的长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性.通过采用非线性最小二乘法对试验数据拟合,得到基于Herschel-Bulkley磁流变液非线性本构特性的平行平板恒流模型能够准确描述,冲击载荷下后坐过程速度下降阶段磁流变阻尼器的动态特性.针对以上模型在高低速时函数表达不同且形式复杂的缺点,采用双曲正切函数描述低速时阻尼力随后坐速度平滑下降的特性,提出一种形式统一、表达简洁的磁流变阻尼器动态模型,并对模型中的参数进行了辨识.利用所提出的磁流变阻尼器动态模型,在Matlab/Simulink中建立磁流变阻尼器冲击后坐仿真平台,并对本次冲击试验进行数值仿真,结果表明仿真曲线与试验曲线吻合较好,证明以上简化模型的正确性.     

泡沫金属磁流液阻尼器的优化设计与实验研究

为提高磁流变泡沫金属阻尼器的阻尼力,基于ANSYS有限元仿真软件,以间隙中磁感应强度为优化目标,以活塞工作长度、直径及缸筒壁厚为优化参数,对泡沫金属磁流变阻尼器的各项参数进行优化。组建泡沫金属磁流变阻尼器剪切力测试系统,实验测试阻尼器优化前后的性能。结果表明,施加相同电流及同等剪切速率时,优化后的泡沫金属磁流变液阻尼器输出的阻尼力提高了1.46倍,优化效果明显。