基于作动器非线性的主动悬架减振性能研究

针对电磁主动悬架中直线作动器非线性特性对车辆减振性能产生影响的问题,采用麦克斯韦应力张量法建立输入电流与输出电磁力的非线性解析模型。通过拟合作动器非线性力的办法将解析模型中多结构参数问题缩减到二维,再将作动器拟合模型应用到采用LQG控制器的1/4车辆悬架模型中,研究作动器非线性对车辆减振性能的影响。结果表明：作动器的非线性使LQG控制效果变差,实际减振性能降低;作动器结构参数中极对数与初级定子长度的比值接近车辆共振频率时,减振性能最差。     

磁屏蔽对电磁出钢系统中感应加热电源功率损耗的影响

为降低钢包结构对电磁出钢系统中电源功率损耗的影响,提出了在线圈下侧与四周布置磁屏蔽材料的方法。采用数值模拟的方法分析了磁屏蔽对感应线圈周围磁感应强度和线圈最佳加热位置的影响,并通过实验进行了验证。确定了适用于电磁出钢技术的最佳的磁屏蔽尺寸和结构。结果表明,采用磁屏蔽的方法能够有效降低线圈的功率损耗,并提高线圈的最佳加热区域。当使用Cu作为磁屏蔽材料时,其最佳尺寸为高度200 mm、长度和宽度290 mm及厚度1 mm,并且网状结构在不影响水口座砖寿命的同时能够达到与传统结构基本相同的磁屏蔽效果。此时线圈的最佳加热位置会上移20.2 mm,这有利于电磁出钢系统中感应线圈的安装及其使用寿命的提高。     

电磁超声横波换能器中永磁体的建模与优化

为提高电磁超声横波换能器的换能效率,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics计算电磁超声横波换能器中永磁体产生的磁场强度,得到磁场的分布规律,对永磁体从长度、宽度和厚度三个方面进行了优化,以指导电磁超声横波换能器结构的设计。研究表明,永磁体产生的磁场强度明显大于蝶形线圈产生的磁场,在考虑电磁超声横波换能器时,可忽略蝶形线圈产生的磁场的影响;永磁体厚度对换能器效率有明显影响,当厚度增大,磁场强度增强,但趋势逐渐减缓;永磁体宽度和长度的设计不存在固定的比例准则,需要根据线圈的实际尺寸参数进行设计。     

含作动器死区输入的主动悬架鲁棒控制（英文）

主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适性和操控性,以及系统的鲁棒性。仿真结果表明:鲁棒控制器对系统参数的不确定性具有很强的鲁棒性,它可以有效地消除死区对系统的影响,消除系统其他不可测量的干扰,从而保证系统全局稳定。     

含作动器死区输入的主动悬架鲁棒控制

主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适性和操控性,以及系统的鲁棒性。仿真结果表明：鲁棒控制器对系统参数的不确定性具有很强的鲁棒性,它可以有效地消除死区对系统的影响,消除系统其他不可测量的干扰,从而保证系统全局稳定。     

电动静液压作动器EHA及其在汽车主动悬架中的应用

将电动静液压作动器EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)应用于汽车主动悬架中, 并提出了基于EHA的主动悬架样机结构.同时,建立了1/4汽车主动悬架动力学模型,设计了用于EHA主动悬架的模糊控制器,并进行了仿真和实验研究.结果表明,基于EHA的模糊控制主动悬架明显改善了汽车的平顺性和操纵稳定性.     

铝熔体中夹杂物的电磁分离

根据电磁分离铝熔体中的非金属夹杂物数值模拟结果,设计并制作了电磁感应线圈和分离器。感应线圈的设计参数为长度250mm,长度方向匝数为125匝,高度100mm;高度方向的匝数为2匝,宽度为100mm,宽度方向的匝数为2匝,两线圈距离为40mm。分离器内腔尺寸为80mm×20mm×80mm,分离通道尺寸为37.5m×20mm×80mm。研究了铝熔体温度、时间和线圈电流对分离铝熔体中非金属夹杂物的影响,结果表明,当铝熔体温度为740℃,分离时间为3min以上,线圈通入20A电流时,电磁分离夹杂物的效果较好。     

双向加载式管件电磁翻边中的屈曲问题北大核心CSCD

与单线圈电磁翻边成形相比,双向加载式电磁翻边成形的电磁耦合更加复杂,导致系统的鲁棒性降低,易出现屈曲问题。为此,对屈曲现象形成的原因进行分析,发现轴向线圈在翻边区域产生的磁通的分布差异过大是形成屈曲的主要原因。采用优化轴向线圈结构参数的方法,建立仿真模型,设计探究方案,揭示轴向线圈结构参数对双向加载式电磁翻边成形的影响规律,而后根据仿真分析结果选择表现较佳的参数组合形成新方案。将原方案与新方案的双向加载式电磁翻边成形结果进行对比,结果表明:轴向线圈参数优化后的双向加载式电磁翻边方案在更宽的放电范围内保持成形效果良好,成形性能得到了改善,拥有更强的鲁棒性。     

压力平衡气动比例阀设计与试验研究

比例阀与电磁阀的不同之处在于能够实现流量的连续调节,因此其设计方法也不同。介绍自行研制的气动比例阀结构,概述其工作原理,详细介绍了动阀芯结构尺寸、线圈组件设计方法,通过增加密封膜片使阀芯受力平衡,使阀芯在运动过程中只受电磁力和弹簧力作用,更容易实现动态平衡并降低电磁铁功耗。为了提高输出电磁力的水平特性,对隔磁环进行了参数化仿真研究,最终确定最优隔磁环参数θ2=60°,Δh=0.2 mm,θ1=90°, h=1 mm。根据动态平衡确定了弹簧力范围,通过Inventor软件确定了复位弹簧参数,最后对气动比例阀的流量特性进行了试验。试验结果表明：该气动阀的输出流量能够随控制电压实现连续变化,满足比例阀的基本性能。     

圆筒式磁控溅射靶的磁场仿真与结构设计

目的 探究一种可用于实现圆柱形工件外表面镀膜设备的可能性,设计了一种新型的圆筒式磁控溅射靶结构,溅射在圆筒状靶材内表面发生,从整个圆周方向对工件外表面镀膜,以改善传统长管工件镀膜设备体积庞大、结构复杂的不足。方法 首先对圆筒式磁控溅射靶进行初始结构设计,再运用有限元分析软件COMSOL中静磁无电流仿真模块,通过控制变量法对溅射靶内部冷却背板厚度d1、内磁环轴向高度h1、内磁环径向宽度Δr1、外磁环轴向高度h2、外磁环径向宽度Δr2以及内外磁环间距d2不同结构参数下的靶面水平磁感应强度值进行仿真与研究。在此基础上进行磁场优化并设计出溅射靶的理想磁铁结构参数。结果 计算结果表明,当冷却背板厚度为13 mm,外磁环内径为266 mm、外径为310 mm、厚度为20 mm,内磁环内径为270 mm、外径为310 mm、厚度为22 mm,内外磁环间距为50 mm时,距靶面上方3 mm处最大水平磁感应强度为40 mT,磁场分布均匀区域可达40%左右。结论 此外考虑溅射靶内部的水冷、密封以及绝缘结构,最终设计的圆筒式磁控溅射靶整体高384 mm,最大直径432 mm,结构紧凑可靠,为长管工件外表面金属薄膜的制备提出了一种新的磁控溅射靶结构。     

钛合金真空自耗熔炼过程中电流、磁场和电磁力数值模拟

采用有限元模拟软件Ansys Electromagnetics Suite中Maxwell 3D模块建立钛合金真空自耗熔炼过程电磁场数学物理模型,分析并掌握熔炼过程中电流、磁场和电磁力相互作用规律,并研究了熔炼电流和搅拌电流变化对磁场及电磁力的影响。结果表明：铸锭中电流均呈向心分布,且集中分布在铸锭上部350 mm范围内;熔炼电流产生切向磁场,搅拌电流产生轴向磁场,两者进行简单耦合;在熔炼电流及其自感磁场的作用下,产生径向和轴向电磁力;该电磁力又在搅拌磁场的作用下发生旋转,产生切向电磁力;随熔炼电流线性变化,磁场切向分量和电磁力的径向和轴向合力均呈线性变化;随搅拌电流线性变化,磁场轴向分量和电磁力径向分量均呈线性变化。     

线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

Magnetic actuator for active damping of boring bars

This paper presents a new, noncontact magnetic actuator instrumented with fibre optic displacement sensors. The actuator is composed of four identical electromagnetic units which are linearized with a novel design strategy. The magnetic force can be delivered in two radial directions for active damping of lateral modes of the boring bar. The actuator is manufactured and mounted on a CNC lathe. The bending mode of the boring bar is actively damped, and the dynamic stiffness of the system was increased significantly, resulting in chatter-free higher depth of cuts. The actuator has been experimentally tested in boring operations.     

集成缓冲装置的电静压作动器阻尼特性研究

针对挂架投放机构的稳定作动需要,提出电静压作动系统方案,设计端部闭式缓冲结构结合节流阀的复合阻尼调节方案,建立复合阻尼系统的数学模型,仿真分析投放机构投放物体过程中,复合阻尼结构参数对作动器位移、速度、阻尼力的影响。结果表明：作动器到位缓冲能力与电磁阀及节流阀的节流孔大小成正比,缓冲结构的环形缝隙的偏心程度及闭式容腔的体积对作动器的阻尼性能影响较大,环形缝隙主要影响阻尼力二次峰值,闭式容腔的体积主要影响阻尼力的过程累积能量转化量。     

匀压力线圈作用下板料的磁场力分布和变形规律

根据已失效匀压力线圈的结构参数,分析板料、线圈、外部通道的电流和磁场力分布.结果表明:基于模拟结果的电流方向与匀压力线圈的工作原理一致.提出匀压力线圈失效的原因.然后将板料上的磁场力作为边界条件输入显式分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析板料的变形规律.     

低压电磁铆接放电电流分析

线圈放电电流对铆接力起决定作用,铆接力是顺利实现铆接的关键因素。放电电流可采用幅值和频率等参数描述。该文在放电回路分析的基础上,通过电阻分流器法测量成形线圈放电电流,分析低压电磁铆接系统参数对线圈放电电流的影响。研究结果表明,在低压电磁铆接下,线圈放电电流为一衰减震荡波形,幅值在kA级,周期为ms级,能顺利实现直径4mmTA1铆钉的成形。同时线圈匝数、导线截面尺寸、放电电容和驱动片厚度等参数,对低压电磁铆接放电电流的幅值和周期均产生较大的影响。在成形中需优化电阻、电感和电容三者的匹配关系,以满足不同工艺放电电流的要求。     

线圈位置对小方坯连铸结晶器搅拌的影响研究

采用三维有限元技术研究了结晶器电磁搅拌时,线圈与铜管端部的相对位置对电磁搅拌电磁场、电磁力功能的影响规律.结果表明,与常规安装形式相比,当结晶器铜管位置分别相对于线圈底端向上和向下移动时,对电磁场和电磁力产生不同的影响.铜管相对于搅拌器底端上移100 mm,搅拌区内部的磁场大小变化不大,但是电磁力的大小和方向均有明显变化,特别是与拉坯方向相反的电磁力增加明显;而铜管相对于搅拌器底端向下移动100mm,电磁场和电磁力均没有明显变化.     

新型高频动圈式直线力马达的研究

直接反馈两级滑阀式电液伺服阀的动圈式直线力马达存在质量比较大、电磁力小、响应时间长和响应速度慢的问题。通过分析传统动圈式直线力马达的永磁体放置方法及其永磁体磁化方向,发现磁力线分布不均匀,磁通密度低,而且与线圈电流方向不垂直。在现有的技术基础上,提出根据磁力线方向的异同在轴向放置3组线圈,形成一种新型五环型Halbach磁化阵列动圈式直线力马达。静态磁场与动态特性的仿真结果表明:新型直线力马达产生的电磁力提高2.5倍左右,阶跃响应时间为6 ms,频宽达到277 Hz。     

Effect of tube size on electromagnetic tube bulging

The commercial finite code ANSYS was employed for the simulation of the electromagnetic tube bulging process. The finite element model and boundary conditions were thoroughly discussed. ANSYS/EMAG was used to model the time varying electromagnetic field in order to obtain the radial and axial magnetic pressure acting on the tube, The magnetic pressure was then used as boundary conditions to model the high velocity deformation of various length tube with ANSYS/LSDYNA. The time space distribution of magnetic pressure on various length tubes was presented. Effect of tube size on the distribution of radial magnetic pressure and axial magnetic pressure and high velocity deformafion were discussed. According to the radial magnetic pressure ratio of tube end to tube center and corresponding dimensionless length ratio of tube to coil, the free electromagnetic tube bulging was studied in classification. The calculated results show good agreements with practice.     

基于电磁力随焊控制残余应力和变形的可行性分析

提出了基于脉冲电磁力随焊控制焊接应力及变形新方法.针对平面螺旋线圈,采用ANSYS软件论证了该方法的可行性.该方法的基本思想是将电磁线圈置于焊件上方,并在焊接过程中使其始终处于靠近焊枪的合适位置.将线圈通入较大的脉冲电流,产生变化磁场,使焊件感生涡流,线圈和焊件之间产生电磁力的作用.依靠电磁力对热态焊缝及近缝区金属的延展作用控制残余应力及变形.结果表明,平面螺旋线圈轴向电磁力的方向垂直板面向下,能够延展高温金属.基于电磁力随焊控制焊接残余应力和变形是可行的.