新型阀式磁流变液阻尼器设计与特性研究

针对剪切阀式磁流变液阻尼器运动过程中存在活塞杆晃动、活塞行程受导向环影响而减小等问题,设计了一种新型阀式磁流变液阻尼器,推导了其阻尼力模型.利用ANSYS软件对设计的阻尼器活塞进行磁路仿真,从而选取合适材料,并通过测试其阻尼特性,结合推导的阻尼力模型,分析了阻尼力的影响因素.结果发现:所设计的阻尼器属于外径大、行程小的阻尼器,其活塞运动速度对阻尼力具有较大影响.     

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.     

磁流变智能阻尼器在抑制深孔切削振动上的研究

基于磁流变液的工作原理,设计了一套剪切阀式磁流变阻尼器,用于抑制深孔切削中的振动。分析了磁流变液工作原理,通过对深孔切削系统建立的动力学模型,得出系统的频率响应函数。最后通过MATLAB仿真分析表明:控制磁流变阻尼器的磁场强度可方便调节系统的阻尼率,进而能有效地抑制深孔切削振动的发生。     

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。     

磁流变阻尼器的神经网络辨识

由于磁流变液的机理尚未清晰,故以其作为介质的磁流变阻尼器具有未知的非线性特性.鉴于人工神经网络具有万能逼近能力,该文应用神经网络技术研究磁流变阻尼器的模型辨识问题.首先利用BP神经网络在对磁流变阻尼器的正模型进行建模,在此基础上,利用递归神经网络对磁流变阻尼器的逆模型进行辨识.仿真结果表明,神经网络可以准确地对磁流变阻尼器模型进行建模,并且逆模型的神经网络模型可以用于振动抑制.     

面向对象的磁流变液阻尼器设计及减振效果研究

针对桌小型钢框架结构的振动特性,基于非牛顿粘性流体模型,由磁流变液的物理性质,建立了磁流变液阻尼器的剪切应力模型,描述了磁流变液阻尼器的非线性特性,得到了磁流变液阻尼器的设计参数;利用制得的磁流变液阻尼器,对该结构进行了振动测试研究,结果表明,在使用制得的磁流变液阻尼器后,框架结构的第一阶耨动幅度与不加磁流变液阻尼器相比,减小了42%,而且整个过程较为平稳,验证设计的磁流变液阻尼器的阻尼效果,为磁流变液阻尼器的设计提供了理论和实验依据.     

磁流变阻尼器阻尼性能研究

为了研究新型可控流体磁流变液的特性以及利用以磁流变液为流体的阻尼器的阻尼特性，本文对磁流变液的重要组成部分——磁性微颗粒进行了介绍．并讨论了描述磁流变液的流变模型。在分析现有磁流变阻尼器结构的基础上．提出了一种改进的阻尼器结构。最后对改进结构测试了其性能，分析了影响其性能的各种因素，并提出了目前尚待解决的主要问题。     

磨削压力控制用磁流变液阻尼器设计

磨削压力控制是一个需要高控制精度的力控制系统,磁流变液的可变阻尼特性很适合作为其控制元件。磁流变液的工作模式主要有剪切、挤压和流动三种,其力矩输出及控制特性都不相同。分析了常用的阀式和盘式两种磁流变液阻尼器的计算模型,提出用可控比参数比较两者的控制性能及输出转矩。并通过实验验证盘式阻尼器比阀式阻尼器有更好的可控性,更适于应用于磨削压力控制。     

用于四连杆下假肢的孔隙结合式磁流变液阻尼器设计

磁流变液阻尼器具有阻尼可控、能耗低、对外界激励响应快等特点,因此基于磁流变液阻尼器的下假肢成为目前假肢应用领域的研究热点。现有磁流变液阻尼器体积较大且笨重,而且初始阻尼力较大,用于下假肢膝关节时无法对人体步态进行良好地模拟,从而降低了人体运动过程中的步态质量和患者的舒适程度。因此,提出一种应用在下假肢膝关节的孔隙结合式磁流变液阻尼器,孔隙结合式磁流变液阻尼器响应快、模拟出的步态拟人性强、结构轻巧、易更换、使用寿命长且价格低廉,可满足截肢患者对假肢的性能及外观要求。     

新型磁流变阻尼器设计及磁场有限元分析

磁流变液是一种新型的智能材料,在外加磁场作用下其流变学特性如屈服强度能够在毫秒级时间内发生连续可逆的变化.利用磁流变液的这种特殊性能,针对力觉再现技术的要求,设计了一种新型的磁流变阻尼器结构.详细阐述了该阻尼器的工作原理和力矩模型,并完成了有限元模型的建立.运用磁场有限元分析软件Ansoft对阻尼器进行了磁场强度检验并进行了相应的结构改进.仿真结果表明该阻尼器设计结构合理,为磁流变阻尼器的准确设计提供了保证.     

冲击载荷作用下磁流变阻尼器的建模与分析

以某12．7 mm机枪的磁流变(MR)后坐阻尼器为研究对象,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了该MR后坐阻尼器的轴对称一维层流模型。运用ANSYS软件,对该阻尼器的MR阀进行了磁场有限元分析,求得了环状间隙间MR流体的磁通密度。将MR流体流动模型和MR阀有限元结果相结合,建立了不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律,利用这些规律对该阻尼器的落锤撞击试验和实弹射击试验进行了数值仿真。理论与试验结果的对比指出,在低磁场作用的情况下,理论与试验结果具有较好的一致性。     

一种新型风扇离合器的设计与分析

磁流变液是一种新型智能材料,其屈服强度在外加磁场作用下可以在毫秒量级内发生变化,利用磁流变液剪切应力可以进行动力的传递.该文应用Bingham模型来描述磁流变液的本构方程,在理论上探讨了盘式磁流变液调速风扇离合器的工作机理,建立离合器的动力学模型,并导出工程设计计算公式,为盘式磁流变风扇离合器的设计提供了理论依据.     

磁流变传动装置动态响应性能研究

根据Bingham粘塑性流体理论和Navier-Stokes方程,通过数值计算对磁流变传动装置的动态响应性能进行讨论,分析磁流变液的瞬态流场变化和流变响应时间及其影响因素,并对传动装置样机的动态响应性能进行测试.研究结果表明,磁流变液瞬间变成Bingham体后,传动装置流场分布发生明显变化;传动装置流变响应时间随工作间隙磁场强度增大而减小,随滑差转速及工作间隙厚度的增大而增大;磁流变传动装置动态响应性能良好,响应时间仅为几十毫秒.为磁流变传动装置的可靠设计和性能分析提供依据.     

Study on damping properties of magnetorheological damper

To research the properties of a new kind of smart controllable MR (magnetorheological) fluid, in this paper, the rheological models are discussed. On the basis of analyzing the structural forms of MR dampers, an improved structure of the MR damper is introduced; the properties of the novel MR damper are then tested. The experimental results reveal that the Herschel-Bulkley model predicts the force-velocity well; the damping properties of the ameliorated structure of the MR damper have improved; when the excitation is a trigonal signal, the MR damper reveals a thinning effect at high velocity; and when the excitation is a sinusoidal signal, the MR damper reveals a nonlinear hysteretic property between the damping force and relative velocity. Finally, the main unsolved problems have been put forward. __________ Translated from Ningxia Engineering Technology, 2005, 24 (4) (in Chinese)     

圆盘式磁流变调速风扇离合器的理论研究

应用B ingham模型来描述磁流变液的本构方程,在理论上分析了盘式磁流变液风扇离合器的调速机理;建立了离合器传递转矩与输出转速的计算模型,并导出了设计计算公式;讨论了动态响应特性、功率损失特性、传递的转矩及调速范围与离合器结构参数等因素的关系。结果表明:影响离合器动态品质的主要因素为其结构参数,减小从动盘的转动惯量可以改善系统的动态特性;离合器的调速范围主要由工作间隙和磁流变液零场粘度决定,减小磁流变液零场粘度和适当增大工作间隙可以减小粘性功率损失,提高效率。     

圆盘型磁流变调速风扇离合器的设计与分析

磁流变液是一种新型智能材料,其屈服强度在外加磁场作用下可在毫秒量级内发生变化,利用磁流变液剪切应力可以进行动力的传递。将磁流变液用于发动机冷却系风扇离合器的设计中,在理论上分析了盘式磁流变液调速风扇离合器的工作机理,应用Bingham模型来描述磁流变液的本构方程,建立了离合器的输出转矩与转速的计算模型．导出了离合器基本几何参数的工程设计计算公式,为盘式磁流变风扇离合器的设计提供了理论依据。     

Finite Element Analysis and Simulation Evaluation of a Magnetorheological Valve

This paper presents an optimised design of a high-efficiency magnetorheological (MR) valve using finite element analysis. The MR valve is composed of a core, a wound coil, and a cylinder-shaped flux return. The core and flux return form the annulus through which the MR fluid flows. The effects of magnetic field formation mechanism and MR effect formation mechanism on the MR valve performance are investigated. Analytical results of the magnetic flux density in the valve indicate that the saturation in the magnetic flux may be in the core, the flux return, or the valve length. To prevent the saturation as well as to minimise the valve weight, the dimensions of the valve are optimally determined using finite element analysis. In addition, this analysis is coupled with the typical Bingham plastic analysis to predict the MR valve performance. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: Dr W. Li, Centre for Mechanics of Micro-Systems, School of Mechanical & Production Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, Singapore 639798. E-mail: mwhli@ntu.edu.sg     

Modeling and testing of a field-controllable magnetorheological fluid damper

In this study, an experimental and a theoretical study were carried out to predict the dynamic performance of a linear magnetorheological (MR) fluid damper. After having designed and fabricated the MR damper, its dynamic testing was performed on a mechanical type shock machine under sinusoidal excitation. A theoretical flow analysis was done based on the Bingham plastic constitutive model to predict the behavior of the prototyped MR damper. The theoretical results were then validated by comparing them against experimental data, and it was shown that the flow model can accurately capture the dynamic force range of the MR damper. In addition to the flow model, a modified parametric algebraic model was proposed to capture the hysteretic behavior of the MR damper. The superiority of the proposed modified model was shown by comparing it with the Alg model as well as with a widely adopted modified Bouc-Wen model through an error analysis. It is observed that although all the three models are comparable at the excitation velocities of 0.05, 0.10, and 0.15 m/s, the mAlg model is remarkably successful at the highest excitation velocity of 0.2 m/s over the other two. The improvements in the predictions were found to be over 50%, relative to unmodified model especially at lower current inputs. Therefore, it was concluded that the present flow model can be successfully adopted to design and predict the dynamic behavior of MR dampers, while the mAlg model can be used to develop more effective control algorithms for such devices.     

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。     

基于电流变效应的阀控系统研究

以液压控制理论为基础，以电场作用下表现为Bingham模型特征的电流变液体为工作介质对基于电流变效应的阀建立控制方程，对阀控缸系统进行动静态性能分析与仿真。首次建立以蠕动泵为动力源的基于电流变效应的单元件阀性能测试回路系统试验装置，并对该系统回路进行试验研究。理论分析与试验研究结果表明，影响电流变阀控系统的主要因素是电流变材料的性能参数和电极控制尺寸，基于电流变效应的阀的响应时间在毫秒量级之内。