基于新型阻尼结构Stewart隔冲平台特性分析

针对设备在强冲击环境下的防护问题,根据环形间隙阻尼系数计算公式,并以双出杆阻尼结构为基础,提出一种基于新型阻尼结构的Stewart抗冲隔振平台。通过数值仿真对比了,单自由度下新型阻尼结构与传统双出杆阻尼结构的耗能特性,结果表明相比双出杆阻尼结构,两者的最大阻尼力差值随激励频率的增大而增大,新型阻尼器耗能增加了28%。通过Adams与Matlab的联合仿真,对新型阻尼结构Stewart平台和双出杆阻尼结构Stewart平台进行冲击响应计算;在垂直冲击中,两种平台支腿阻尼力最大相差为310 N,新型阻尼结构Stewart平台复位时间相比与双出杆阻尼结构Stewart平台缩短了49.7%;而在倾斜45°冲击中,新型阻尼结构Stewart平台相比于双出杆阻尼结构Stewart平台在y向缩短了26.2%的复位时间,在z向缩短了36.3%。根据正负双波测试的结果,联合仿真计算可以准确地描述Stewart平台在撞击下的响应特性。同时也证明了平台具有更好的抗冲击阻尼能力。     

振动系统中磁流变流体阻尼模型的研究

研究了磁流体的阻尼力特性,提出了基于粘性阻尼和回滞阻尼组成的迟滞阻尼力模型,进行了磁流变阻尼器阻尼力的响应谱分析,并用Newmark数值积分方法分析了带有磁流变流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应.结果表明:迟滞阻尼力模型能够很好地描述磁流体阻尼器的力学性能,而且形式简单,概念明确,适合实际应用.     

非牛顿流体阻尼器冲击缓冲实验及其建模仿真

建立一种用于描述非牛顿流体阻尼器的冲击缓冲过程的数学模型,并对阻尼器进行相应的实验。利用实验结果对模型参数进行辨识,获得碰撞环节参数及阻尼器的阻尼系数和速度指数。结果表明,这种抗冲类阻尼器与普通流体阻尼器的设计不同,它需考虑碰撞环节的参数,而这些参数对碰撞冲击力峰值具有很大的影响。在缓冲环节中,阻尼力随时间延长近似线性下降,阻尼器具有良好的耗能特性。研究结果对抗冲类阻尼器的设计提供参考。     

孔隙式黏滞阻尼器的力学特性研究

基于双出杆孔隙式黏滞阻尼器的力-位移曲线偏转现象及时程曲线的相位滞后现象,在考虑二甲基硅油剪切稀化特性和可压缩性的条件下,建立了黏滞阻尼器的速度-负载特性数学模型,通过MATLAB-Simulink模拟了黏滞阻尼器在正弦位移激励信号下的力学特性。研究结果表明,二甲基硅油的剪切稀化特性直接决定了黏滞阻尼器的输出阻尼力,而可压缩性则是导致黏滞阻尼器力-位移曲线发生偏转的主要原因,试验结果证明了该结论的正确性。     

粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性研究

为获得粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性,设计并制作一种非牛顿流体粘滞阻尼器样机,而后对其进行了不同高度下的冲击缓冲实验。为从流体力学角度分析阻尼力机理,建立改进幂律模型来描述硅油的粘度特性,并通过对实验数据的拟合获得其中待定参数。采用FLUENT软件并结合动网格技术,对阻尼器流场仿真后获得冲击载荷作用下阻尼力输出特性,将之与实验结果相对比,发现结果基本一致,可用于指导阻尼器初步设计。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

混有空气的孔隙式粘滞流体阻尼器模型及性能研究

孔隙式粘滞流体阻尼器除了阻尼力外还有附加刚度特性。在混有空气的情况下,流体阻尼器效能会发生改变,对附加刚度有显著影响。为了研究并预测混有空气的流体阻尼器的动态特性,从混有空气的流体非线性阻尼力和非线性弹性力串联模型出发,通过分析计算非线性阻尼器的等效线性阻尼和弹性,建立了便于工程实际应用的流体阻尼器线性并联模型,分析了混有空气的流体阻尼器在不同频率和位移工况下效能和附加刚度的变化。通过对孔隙式粘滞流体阻尼器的动态特性试验,验证了分析方法和等效线性模型的正确性。     

冲击载荷下圆筒型电涡流阻尼器动力特性研究

为研究圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷下的动力特性,建立冲击载荷下电涡流阻尼器动力学模型,利用Maxwell分析软件建立圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷作用下的有限元模型,分析电涡流阻尼器工作时的气隙磁场与涡流分布。研究了制动减速阶段电涡流阻尼力和阻尼系数随速度变化的关系,分析工作气隙、导体筒厚度及磁轭厚度等参数对电涡流阻尼器制动性能的影响。研制了电涡流阻尼器冲击加载试验装置,试验结果与仿真结果吻合较好。研究结果表明:在保证动子运动精度的前提下,工作气隙尽可能小,磁轭厚度取永磁体厚度的3/4,导体筒厚度取1～2 mm有利于提高电涡流阻尼器的阻尼系数;电涡流阻尼器在冲击载荷作用下具有良好的缓冲制动性能,在武器发射、列车制动等冲击制动领域具有重要的应用价值。     

磁流变冲击缓冲系统最优广义宾汉数控制EI北大核心CSCD

在理论和试验分析磁流变缓冲器(magnetorheological shock absorber,MRSA)阻尼力特性的基础上,建立了考虑二次型阻尼特性的单自由度冲击缓冲系统的动力学方程,定义了磁流变冲击缓冲系统的广义宾汉数(generalized Bingham number,GBN)。以软着陆为控制目标,提出了考虑二次型阻尼特性的磁流变冲击缓冲系统的最优广义宾汉数控制策略。推导了负载的加速度、速度和位移公式,分析了磁流变冲击缓冲系统在不同广义宾汉数的响应。仿真分析和试验测试验证了基于二次型阻尼的最优广义宾汉数控制策略在软着陆控制精度上优于基于线性阻尼的最优宾汉数控制策略。     

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。     

某单缸双通道磁流变阻尼器的时间响应特性分析

所有实时控制应用都需要快速响应时间。为使磁流变阻尼器满足实时控制的需要,动态响应时间的研究就变得尤为重要。以某新型双通道磁流变阻尼器为研究对象,对影响阻尼器响应时间的各环节进行研究,通过仿真结果结合理论分析建立电磁响应模型,使用有限差分法建立磁流变液流变效应过程的数学模型,获得从断电到通电通道内流场及阻尼力的的变化过程,从而获得阻尼器的动态响应时间。通过阻尼器响应时间测试实验,获取阻尼器的实际响应时间,与理论计算的结果进行对比,验证该计算方法的可信性。     

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。     

地震作用下全浮漂大跨斜拉桥耗能减震控制研究

以某实际全浮漂大跨斜拉桥为研究应用对象,探讨了全浮漂大跨斜拉桥阻尼器的布置原则,考虑桩-土的相互作用,建立了全桥空间有限元分析模型,针对该非比例阻尼体系,通过基于应变能理论的振型阻尼分别考虑上部结构阻尼、下部结构阻尼和阻尼器阻尼,从而实现结构不同部分不同阻尼引入到有限元分析模型。然后进行了粘滞阻尼器参数优化,得到了最优阻尼系数和最优阻尼速度指数,并进行减震效果分析。研究结果表明：采用粘滞阻尼器可有效控制结构的地震响应,主塔顶位移、主梁位移和主塔底弯矩分别减小为普通全浮漂体系的60.4%、56.7% 、71.8%,各个桥墩支座位移减震效果;随着阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小,梁端位移、塔顶位移和阻尼器位移减小,主塔墩底弯矩单调减少,当达到阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小到一定值时主塔墩底弯矩控制效果基本稳定。     

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-rheological简称MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,本文引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力能够输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA II)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。     

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。     

重型液压凿岩机双缓冲系统特性分析与实验

针对当前双缓冲系统特性研究不足,严重制约凿岩机冲击功率提高的现状,考虑岩石动力学特性和应力波的透射与反射,建立以冲击为输入的应力波传递模型,获取了钎头凿入位移和缓冲活塞回弹速度。考虑油液压缩、油液泄漏、阀口压降等因素,建立了包含缓冲活塞、缓冲阀、缓冲蓄能器以及连接管路的双缓冲系统耦合模型。设计现场凿岩实验,同步测试了冲击系统和双缓冲系统腔内压力,验证了数值仿真模型的正确性。在此基础上,分析了双缓冲间隙对缓冲活塞运动规律和一、二级缓冲腔压力变化规律的影响。仿真结果表明,双缓冲间隙存在最优范围,如若设计不当,会影响系统的响应速度,引起极高的压力峰值,甚至造成系统空蚀的发生。     

基于电涡流阻尼器的数控加工振动抑制

弱刚性零件在数控加工中极易发生变形、让刀等现象,对加工质量及效率构成严重影响。基于电涡流阻尼器利用导体在恒定磁场中运动或者利用时变电磁场在导体上产生电涡流阻尼力,提出并设计适用于弱刚性结构件数控加工振动抑制的电涡流阻尼器结构;结合理论建模,提出四种设计方案并对其减振性能进行测试和比较。模态实验表明,四种阻尼器方案均能较好的对工件振动进行抑制,频响函数幅值最低下降55%;模态参数辨识表明,电涡流阻尼器可使系统阻尼增加70.73%,而对其余动力学参数的影响较小。切削实验表明,该电涡流阻尼器可增加工件临界稳定切深171%,减少切削加工振动信号58%以及降低表面粗糙度89.7%。     

磁流变阻尼器阻尼特性试验与改进阻尼模型研究

对SG-MRD40和RD-1005-3两种型号磁流变阻尼器进行了阻尼特性试验。针对已有的非线性滞回双粘性模型不能准确模拟低频段的阻尼力,提出了一种新的改进的非线性滞回双粘性模型。改进后模型将原模型中单一的屈服后阻尼系数分解为 和 ,分别用来表征速度绝对值增大时对应的屈服后阻尼系数和速度绝对值减小时屈服后阻尼系数,并引入相应的屈服力 ,分段描述磁流变阻尼器屈服后的受力行为。对两种磁流变阻尼器进行的试验建模表明,改进后的模型明显优于改进前的模型,可以较好地表征磁流变阻尼器在屈服后的受力行为,具有更大的适用范围。     

黏滞阻尼器-基础隔震混合体系优化研究

针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构,提出了非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的黏滞阻尼器的参数多目标优化方法。采用Bouc-Wen模型模拟隔震层的力-变形行为,建立受控结构运动方程,并进行非线性时程分析,选用隔震层位移及上部结构顶部相对隔震层位移为优化目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法优化得Pareto最优前沿解集。以某六层基础隔震结构为例进行数值分析,通过分析隔震层振动响应的快速傅里叶变换(FFT)谱及反应谱,以及通过调整优化目标的约束条件及参数的优化范围,利用NSGA-Ⅱ算法获得了较为集中的阻尼器参数分布,然后通过其它地震波验证了黏滞阻尼器的减震效果。结果表明,优化所得阻尼器能有效减少了隔震层的位移;当优化所得阻尼器对上部结构地震响应不利时,可通过降低阻尼器的减震效果使上部结构地震响应控制在合理范围内;不同地震波作用下阻尼器减震效果存在差异,在第一周期范围内,当隔震层的激励频率趋向低频时,阻尼器对隔震层位移控制效果越好;阻尼器减震效果与隔震层的附加阻尼有关,提供过大的附加阻尼比对上部结构较高阶动力反应不利;设计者基于隔震层位移控制的阀值及缩小的阻尼器参数优化范围,可获得应用于实际工程的阻尼器参数。