剪切阀式磁流变阻尼器实用设计方法研究

建立了一种基于经验的剪切阀式磁流变(MR:magnetorheological)阻尼器简化设计方法,在阻尼器磁路设计中先参考已有设计预设阻尼通道长度和修正系数,并将结构设计的基本方程与各磁场通道同时饱和原则相结合确定阻尼器结构的基本参数。分析了MR阻尼器各主要性能指标和设计参数间的关系,提出一种针对剪切阀式MR阻尼器的体积最优的3变量优化模型,并对设计的阻尼器进行了数值模拟和试验研究。结果表明,此简化设计方法简便、有效,可作为剪切阀式磁流变阻尼器工程设计的一种实用方法。     

轴向绕组磁流变液阻尼器的磁场特性分析

运用ANSYS有限元分析软件,针对轴向绕组结构的磁流变液阻尼器,建立电磁场有限元计算模型,分析阻尼间隙通道的磁场特性,并建立径向线圈磁路结构的电磁场有限元模型,分析径向结构的阻尼间隙通道的磁场分布特性,对比有限元理论分析得出轴向绕组结构能在阻尼间隙通道产生近似平行平板磁场特性的均匀磁场.然后对轴向绕组结构在阻尼间隙通道产生的磁场进行测试,试验得出轴向绕组结构的阻尼器间隙通道磁场特性优良,更有利于磁流变效应;试验结果与理论分析基本一致,有限元分析方法为轴向绕组阻尼器的理论研究提供了方法参考.     

磁流体行为指数对磁流变冲击阻尼器性能的影响

根据应用于火炮的冲击型磁流变(MR)阻尼器的特点,基于Herschel-Bu lkley本构模型,建立了某25 mm火炮磁流变后坐阻尼器的平行板一维层流模型,获得了不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。根据某单管25 mm火炮的后坐运动方程,计算了不同MR流体行为指数下,火炮的后坐位移和后坐速度,评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器行为的影响。     

自适应阻尼器试验研究

自适应阻尼器是在磁场作用下,利用新型智能材料——MR流体（Magnetorheological fluids）为工作介质的智能器件。笔者在自适应阻尼器的结构设计的基础上,对阻尼器进行了性能测试,通过减振试验装置对所设计的自适应阻尼器进行了减振试验研究,取得很好效果。试验结果及分析对自适应阻尼器的结构设计有重要的参考价值。     

高耗能自解耦式MR阻尼器的设计及性能试验

为设计制作基于土木建筑结构振动控制的高耗能自解耦式磁流变(magneto-rheologcal,简称MR)阻尼器,通过对阻尼器设计的关键技术、阻尼器的性能试验及力学模型的参数识别进行研究,得知在副活塞中设置解耦装置可使阻尼器在不同的振幅下具有不同的刚度和阻尼特性,在主活塞中将永久磁场和电流磁场结合起来实现阻尼器的逆向控制的设计思路是可行的,铜制隔磁环的设置保证了磁力线沿理论设计的路径穿行,又使线圈避免与磁流变液的长期接触腐蚀,从而提高其耐久性。通过对阻尼器采用基于反正切函数的MR阻尼器模型进行参数识别,得到了与试验结果吻合的MR阻尼器的力学模型。     

基于ANSYS的磁流变阀磁场分析

阐述了磁流变流体的磁流变特性及其Bingham模型,依据磁流变流体在磁场作用下的可逆、可控特性设计了磁流变阀。采用ANSYS有限元分析软件对设计的磁流变阀3种结构模型进行了磁场分析。研究磁流变阀的结构与磁流变流体的磁感应强度和磁流变阀性能的关系。分析结果表明:根据磁力线分布和磁感应强度大小合理设计磁流变阀结构,可使磁流变流体在相同外加电流条件下获得更高磁感应强度,提高磁流变阀的性能。     

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。     

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.     

斜拉索振动被动控制中电/磁流变阻尼器的最优阻尼器能量输入

研究了电／磁流变（ER／MR）阻尼器在恶劣条件下作为被动阻尼器使用时斜拉索的振动问题。对斜拉索和阻尼器的振动特性进行研究，采用Halmiton原理和模型识别技术建立斜拉索-阻尼器的非线性数学模型；采用随机噪声作为激励，通过不断调整阻尼器的能量输入，进行斜拉索-ER／MR阻尼器系统的振动被动控制试验。试验结果表明，存在一个最优的阻尼器能量输入，在该输入下能够有效地抑制斜拉索振动。根据所建立的非线性动力计算模型得到的计算结果与振动控制试验结果吻合良好。考虑到系统的非线性，研究了荷载大小和阻尼器安装位置对最优阻尼器能量输入的影响。研究结果为在恶劣条件下利用ER／MR阻尼器进行斜拉索振动被动控制时的阻尼器设计提供了依据。     

超燃冲压发动机高温燃料流量调节阀的热力学特性研究

该文提出了一种滑阀式超燃冲压发动机高温燃料流量调节阀。由于高温阀的工作温度最高可以达到500℃,因此阀的热力学特性对阀芯和阀套摩擦副之间的正常配合,甚至于整个阀以及阀控电磁铁的正常工作都会产生严重影响,所以对高温阀的热力学特性进行研究是十分必要的。采用有限元方法建立了高温阀的二维热传导和流体动力学模型,得到了固体与流体之间的热通量,并对固体和流体分别建立了热传导模型和湍流模型,给出了固体内的温度场分布及流体内的流场分布情况,而且与试验结果进行了比较,为高温阀的结构设计和改进提供了理论基础。     

双线圈磁流变先导阀设计与性能研究

为提高磁流变先导式溢流阀的压力特性，对磁流变先导式溢流阀导阀（简称磁流变先导阀）进行结构设计和性能研究。采用圆环形和圆盘形组合式阻尼间隙，选择双激励线圈反向通电的方法，达到优化磁场结构即提高磁场利用率的目的。利用Ansoft Maxwell仿真对间隙宽度分别为0.8， 1， 1.2 mm 的3种阻尼间隙进行电磁场仿真，并确定最优阻尼间隙宽度。利用CFD仿真对磁流变先导阀的内部流场进行分析。对磁流变先导阀进行压力特性实验，实验测得单激励线圈通电、双激励线圈反向通电时，磁流变先导阀调定压力与加载电流的关系曲线。分析实验结果得出：磁流变先导阀的结构设计合理，提高了磁流变先导阀的调压能力及响应速度，调定压力与电流成正比，最后达到最大调定压力。     

Finite Difference Solution of Response Time Delay of Magneto-rhelological Damper

Magneto-rhelological(MR) dampers are devices that employ rheological fluids to modify their mechanical properties. Their mechanical simplicity, high dynamic range, lower power requirements, large force capacity, robustness and safe manner of operation in cases of failure have made them attractive devices for semi-active real-time control in civil, aerospace and automotive applications. Time response characteristic is one of the most important technical performances of MR dampers, and response time directly affects the control frequency, application range and the actual effect of MR dampers. In this study, one kind of finite difference solution for predicting the response time of magneto-rheological dampers from "off-state" to "on-state" is put forward. A laminar flow model is used to describe the flow in the MR valve, and a bi-viscous fluid flow model is utilized to describe the relationship of shear stress and shear rate of MR fluid. An explicit difference format is used to discretize the Novior-Stoks equation, and stability condition of this algorithm is built by Von-Neumann stability criterion. The pressure gradient along the flow duct is solved by a dichotomy algorithm with iteration, and the changing curve of the damping force versus time of MR damper is obtained as well. According to the abovementioned numerical algorithm, the damping forces versus time curves from "off-state" to "on-state" of a cylindrical piston type MR damper are computed. Moreover, the MR damper is installed in a material test system(MTS), the magnetic field in the wire circles of the MR damper is "triggered" when the MR damper is imposed to do a constant speed motion, and the damping force curves are recorded. The comparison between numerical results and experimental results indicates that this finite difference algorithm can be used to estimate the response time delay of MR dampers.     

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.     

车用磁流变减振器的研制

针对车用磁流变减振器现存的阻尼特性不理想、油封易磨损泄漏、磁流变液静置沉降以及磁路结构不尽合理等主要问题,提出了加装单向滑阀、组合密封器、静置稳定装置和多级磁路式电磁活塞等改进措施。以Passat B5轿车前悬架减振器作为设计对象,对磁流变减振器的电磁磁路和液压结构进行了改进设计,最后通过各项性能试验得到了较为满意的结果,表明了双筒滑阀式磁流变减振器的可行性和有效性。     

Design and testing of an MR steering damper for motorcycles

This paper presents the design, fabrication and testing of a Magnetorheological (MR) steering damper for motorcycles. After exploring many possible configurations of the MR valve, the proposed design makes sure that the damper is test- and research- friendly in that the damper can be easily assembled and disassembled with simple tools and procedures. The structural and functional integrity of the damper was maintained even with the simple layout of the damper. The dimensions of the MR valve are optimally determined by using finite element analysis. The damper performance under steady shear is experimentally evaluated with an INSTRON test machine. The test results showed that the prototype had fulfilled the basic requirements of the desired MR fluid steering damper.     

磁流变减振器原理

这里分析了一种磁流变减振器的原理,用粘度模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变特性,得到的阻尼力方程为这种减振器的设计提供了理论基础。研究结果表明:随着外加磁场的增加,磁流变液的表观粘度增加,减振器产生的阻尼力增大。     

新型磁流变阀压力特性影响规律研究

针对传统磁流变阀流道间隙固定,可控性能差等问题,设计了一种新型流道间隙可调式磁流变阀。采用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件对其进行了电磁场仿真,得到了磁感线分布规律以及磁感应强度随路径的变化规律。建立了阀口压降数学模型,并对其进行计算分析,得出了磁流变阀的流量、控制电流、阻尼间隙等参数与压降之间的定量关系。结果表明,当励磁电流为1.5 A、径向流道间隙为0.5 mm时,总压降可达最大值7095 kPa;磁流变阀总压降与电流和流量成正相关,与径向间隙成负相关。研究成果可以为磁流变阀的设计提供一定的理论参考。     

Development of an ankle physiotherapy device using an MR damper

This paper presents design and development of an ankle physiotherapy device using a linear MR (magnetorheological) damper. After exploring many possible configurations of the MR valve, the proposed design makes sure that the damper is test- and research-friendly in that the damper can be easily assembled and disassembled with simple tools and procedure. The structural and functional integrity of the damper was maintained even with the simple layout of the damper. The dimensions of the MR valve are optimally determined using finite element analysis. The damper performance under steady shear is experimentally evaluated with an INSTRON test machine. The test results showed that the prototype had fulfilled the basic requirements of the desired MR ankle physiotherapy.