磁流变减振器建模与试验

建立较为精确的磁流变减振器阻尼力模型是设计控制策略并获得良好控制效果的关键。基于流体动力学理论和磁流变液流变特性,对阻尼通道内磁流变液进行流体动力学分析,详细推导磁流变减振器阻尼力模型。结合阻尼通道处磁场有限元分析,完善阻尼力模型。最后试验测试自制磁流变减振器在不同励磁电流和不同活塞速度下的示功特性和速度特性,利用试验数据对模型进行系数辨识,建立磁流变减振器简化力学模型。研究结果表明,励磁电流小于0.8 A时,输出阻尼力试验值与计算值较吻合,当励磁电流增大,阻尼力试验值与计算值最大相差约100 N,计算值相对于试验值的误差在19%以内,该简化力学模型能描述磁流变减振器的基本力学特性,能为半主动悬架控制研究提供理论指导。     

基于流动模式的汽车双筒式磁流变减振器设计与试验研究

提出一种基于流动模式的汽车单出杆、双筒式磁流变减振器的结构与工作原理,该减振器采用已有汽车悬架双筒式普通液压减振器的设计标准制造,对现有双筒式减振器具有很强工艺继承性。根据Bingham流体模型建立双筒式磁流变减振器阻尼力数学模型,并提出该减振器的磁路设计方法;针对磁路的非轴对称特性,建立磁路三维有限元仿真模型,结合北京现代某款汽车前悬架减振器的技术要求和磁流变液流变特性,进行三维静态磁场分析,确定活塞磁路的主要参数。制作汽车双筒式磁流变减振器,并对此进行台架特性试验;通过试验与理论计算对比,结果表明理论计算数据与试验数据较吻合,所提出的双筒式磁流变减振器设计方法是可行的,对汽车双筒式磁流变减振器的设计使用具有指导意义。     

磁流变减振器磁场特性分析及试验研究

设计了磁流变减振器磁芯磁路,建立了磁路的仿真模型,仿真研究了磁路的磁场特性,用实验的方法对仿真模型进行了验证和修正;在此基础上,建立了整个磁流变减振器的仿真模型,仿真研究了其磁场分布规律及不同参数下阻尼孔附近的磁通密度.研究结果表明,磁芯直径、工作缸壁厚、阻尼通道长度和线圈电流是影响磁场特性的主要因素,合理选择磁路结构参数可使其性能得到最大发挥.设计并制造出一种车辆单筒充气式磁流变减振器,对其进行了台架试验,得到不同电流下的减振器示功特性图,研究发现,通过调节减振器励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场,在磁场作用下,磁流变液粘度发生变化,从而改变减振器的阻尼特性,减振器的饱和工作电流约为2A.试验验证了磁路设计的正确性,并为实现车辆磁流变半主动空气悬架控制研究奠定了基础.     

双调节挤压式磁流变减振器特性研究

为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足,设计外部滚珠丝杠结构,建立运动学、动力学模型,理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和连杆长度比对阻尼力的调节作用进行了分析,最后进行了台架实验。实验得到该减振器不同电流下的示功图,和理论分析的结果基本一致,说明该阻尼力表达式正确,滚珠丝杠结构可以增大挤压式减振器位移和阻尼力的调节范围,使之适用于车辆,并使其具备机械电磁双调节模式。     

阻尼四级可调减振器的设计研究与性能试验

根据车辆对悬架减振的性能要求研究设计了一种阻尼力四级可调式减振器,由油液流动的连续性对阻尼力建立了数学模型,详细介绍了此类减振器的结构形式及工作原理,运用MATLAB/Simulink模块对其工作状态的示功及速度特性进行了仿真分析,根据仿真结果对其进行台架试验,结果表明所建模型较精确,其仿真数值与台架试验所得结果误差较小;建立了减振器阻尼力与各通道节流面积和活塞运动速度及各腔室压差的关系,为今后研究生产此类减振器奠定了理论基础。     

汽车磁流变减振器的试验研究

在传统的被动减振器试验方法的基础上,应用不同通电电流对磁流变减振器进行示功试验和速度特性试验,进行试验数据处理。对试验样品的外特性与电流变化关系、外特性与活塞速度变化关系进行分析,为建立磁流变减振器模型提供了准确而丰富的试验数据。     

车用磁流变液流变特性分析及试验

磁流变液是一种新型的可控智能材料,其粘度可随外加磁场强度的变化而迅速改变,并且这种特性具有可逆、连续和易于控制等特点,在车辆减振器领域具有广泛的应用。介绍磁流变液材料的组成、特性及流变机理,分析和比较磁流变液的三种本构模型。通过磁流变液特性试验,结果表明磁流变液存在剪切稀化现象,并具有磁饱和特性;剪切屈服应力随着磁场的增大而增大,当磁感应强度达到一定时,剪切屈服应力开始减小;并针对试验提出了用修正的双粘度模型描述切应力。对磁流变液在车辆减振器的应用进行台架试验,表明减振器阻尼力随着外加电流增加而增大,当电流达到一定值后,减振器阻尼力趋于稳定,磁流变液具有可控性。     

车辆磁流变减振器工作特性的实验研究

根据磁流变液的工作特性和磁流变减振器的工作原理,通过台架实验分析了线圈电流、减振器缸筒与活塞之间相对速度对减振器阻尼力的影响,研究了饱和电流下减振器阻尼力与相对速度变化量之间的关系以及线圈电阻与减振器温度变化的关系。实验结果表明:磁流变减振器阻尼力的大小可通过改变线圈的励磁电流来调节,磁流变Bingham流体力学模型是可行的。     

磁流变减振器滞环特性试验及建模方法

由于磁流变减振器数学模型滞环特性描述通常不能兼顾简洁、精确,而限制其实际工程应用,因此,设计用于数学模型,参数辨识和验证的几组不同的连续变化的激励振幅、频率和电流强度,并应用实物磁流变减振器进行动态特性测试。根据测试结果分析无电流输入以及激励位移、速度和电流强度变化时,磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。依据试验分析结合非线性粘塑性模型和简单非线性Bingham模型,提出应用神经网络理论中神经元S型传递函数,实现减振器活塞运动方向发生变化时力―速度特性模型中阻尼力的平滑过渡;同时借鉴非线性滞环双粘性模型以活塞加速度方向的变化,判断压缩屈服和拉伸屈服两个不同过程的方法,建立描述磁流变减振器滞环特性的数学模型。进一步分析所建模型中可控阻尼力部分各个参数的物理意义。通过试验数据对S型滞环特性数学模型进行参数辨识,并重点分析速度―力特性曲线所形成滞环的斜率及宽度相关参数的可控特性,最后以试验数据验证S型滞环模型的正确性。     

汽车悬架磁流变减振器的优化设计及仿真

基于磁流变减振器在汽车悬架减振系统半主动控制中的广泛应用,根据磁流变液的特点和磁流变减振器阻尼力与结构参数的关系,设计了新型的磁流变减振器,并对影响磁流变减振器性能的参数进行了优化和仿真.仿真计算表明,该磁流变减振器设计是一种能优化阻尼力的有效算法.     

飞机起落架磁流变减摆器的设计流程

随着对半主动控制材料磁流变液研究的不断深入,磁流变液阻尼器装置的应用变得更加广泛。为了设计出性能更优越的磁流变液减摆器装置,根据磁流变液阻尼器的一般设计方法,对磁流变减摆器的设计流程进行了研究,总结并提练出一套完整详细的设计流程,按照这套设计流程做了一个算例进行实验验证。通过对实验结果的分析,理论设计的最大出力与初始阻尼力及仿真计算结果与实验结果十分接近,尤其在高频率高振幅时,由实验数据处理得到的示功图也很光滑,表明设计出来的减摆器具有很好的耗能特性,验证了磁流变液减摆器设计流程的可行性。     

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。     

汽车磁流变减振器阻尼特性理论计算与试验

从研究的实用性和结构的可行性出发,建立较为精确的磁流变减振器动力学模型是设计控制策略和获得良好控制效果的关键因素之一。根据车辆悬架的各种要求,设计和分析磁流变减振器的各参数对阻尼特性的影响对于现代汽车设计来说是非常必要的。根据汽车减振的要求和磁路设计原则,设计出单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器。基于流体力学理论和磁流变液流变特性,详细推导出磁流变减振器的阻尼力理论计算模型。对磁流变减振器的阻尼特性进行理论分析和计算,并探讨减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响。最后采用试验测试磁流变减振器的速度特性,得到不同电流输入时阻尼力与速度的关系曲线,试验测试的结果和理论计算基本吻合。采用流体力学理论推导出的磁流变减振器力学模型能为建立减振器控制模型提供可靠的理论指导。     

回转叶片式磁流变减振器阻尼特性分析

介绍了回转叶片式磁流变减振器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力和阻尼可调系数的计算公式.对自行研制的回转叶片式磁流变减振器的阻尼可调系数与阻尼孔内流速的关系等进行了理论分析．通过深入分析该型减振器的阻尼特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础．     

滞回模型磁流变减振器半主动悬架模糊控制

为了获得磁流变减振器便于控制的精确力学模型,在正弦激励下对磁流变减振器进行了特性试验,利用试验数据拟合了一种滞回模型,以此来表示磁流变减振器的动态响应特性,比较由此模型仿真和实测的阻尼力,表明此模型既能较好地描述其滞回特征,亦能简单明了地表达逆向动态特性,可在开环控制策略下容易地获得理想的阻尼力,利用此模型设计了一个开环控制策略下的模糊控制器,比较所设计的模糊控制器和天棚控制器及被动悬架的性能,采用四分之一悬架模型采进行分析和仿真,随机路面激励下的数值仿真进一步证实了此控制器的有效性,其综合性能比天棚控制和被动悬架均有较大幅度的提高.     

自供能量式磁流变半主动悬架特性研究

为了克服磁流变半主动悬架耗能大的缺点,提出了一种自供能式磁流变半主动悬架结构。分别建立了磁流变减振器和直线电磁线圈数学模型,分析得出了半主动悬架能够实现能量自供给的必要条件,对该磁流变半主动悬架动态性能和自供能效果进行了仿真分析。结果表明,该磁流变半主动悬架在天棚控制下簧载质量加速度下降26.2%,悬架动挠度下降10.8%,轮胎动载荷下降13.3%;能够实现能量自供给,馈能效率为13.6%。     

Optimal design of Magneto-Rheological damper comparing different configurations by finite element analysis

Magnetorheological (MR) damper is one of the most advanced applications of semi active damper in controlling vibration. Due to its continuous controllability in both on and off state its practice is increasing day by day in the vehicle suspension system. MR damper’s damping force can be controlled by changing the viscosity of its internal magnetorheological fluids (MRF). But still there are some problems with this damper such as MR fluid’s sedimentation, optimal design configuration considering all components of the damper. In this paper both 2-D Axisymmetric and 3-D model of MR Damper is built and finite element analysis is done for design optimization. Different configurations of MR damper piston, MR fluid gap, air gap and Dampers housing are simulated for comparing the Dampers performance variation. From the analytical results it is observed that among different configurations single coil MR damper with linear plastic air gap, top and bottom chamfered piston end and medium MR fluid gap shows better performance than other configurations by maintaining the same input current and piston velocity. Further an experimental analysis is performed by using RD-8041-1 MR Damper. These results are compared with the optimized MR Damper’s simulation results, which are clearly validating the simulated results.     

基于磁流变液的半主动控制研究

本文采用B ingham模型描述磁流变阻尼力。研究了单自由度磁流变隔振系统的主共振,并在被动控制时利用平均法得到了系统的理论解。然后对理论解进行了数值验证,最后研究了各参数对主共振的影响,从而可以更加有效地控制主共振;在半主动控制时利用Simulink对系统进行数值仿真。