磁流变液阻尼器的电流驱动器设计与实验测试

针对汽车磁流变液阻尼器的应用环境,结合磁流变液阻尼器的阻抗特性和励磁要求,建立了励磁电流源分析模型,并进行了计算机仿真研究。在选择合理的电路参数的基础上,构建了实际的电路系统,研究了其动态特性,进行了一系列的实验。实验表明,驱动电流源是线性可控的,输出励磁电流在0~4A内连续可调,在单位阶跃输入条件下,研制的电流源上升响应时间和下降响应时间均小于3.0ms。     

磁流变液的耐久性及其影响因素研究进展

磁流变液的耐久性是影响磁流变智能减振技术商业化应用的关键因素。对近年国外磁流变液的耐久性研究概况进行了简要综述,主要包括磁流变液的耐久性及失效形式、耐久性研究方法及机理分析、铁磁相和添加剂对耐久性的影响、耐久性磁流变液在高能环境的应用。     

磁流变阻尼器在渡槽抗震中的应用研究

基于磁流变阻尼器的spencer模型,对其进行数值模拟,研究了纵向地震激励下渡槽结构在磁流变阻尼器控制下的地震响应规律。计算结果表明,采用磁流变阻尼器可以有效地抑制渡槽结构在地震激励下的响应,研究结果对大型渡槽结构的抗震设计具有一定的参考价值,为半主动控制用于渡槽结构的抗震设计提供了理论依据。     

基于多目标遗传算法的支承磁轴承的磁流变液阻尼器优化设计

将磁轴承支承在磁流变液阻尼器上,可通过控制磁流变液流变来改善磁轴承系统对振动的抑制。为了得到更好的减振效果,提升磁流变液阻尼器的性能,有必要对磁流变液阻尼器的结构参数进行优化设计。在磁场有限元分析的基础上,以径向垂直通过磁流变液的最大磁通密度为优化目标,利用多目标遗传算法,对磁流变液阻尼器结构参数进行了优化设计并解决了磁流变液阻尼器和磁悬浮轴承磁场的耦合问题。优化后阻尼器两端磁流变液上的磁通密度得到了较大提高,阻尼力获得了更大的可调范围,这为磁流变液阻尼器设计提供了参考依据。     

磁场作用下磁流变液的流变行为

制备了羰基铁粉为磁性颗粒的水基磁流变液。分别测定了该磁流变液磁场作用下的流变行为及零场流变行为,并采用Bingham模型和Casson模型及剪切稀化关系对获得的流变行为进行了拟合计算,探讨了磁流变液的剪切屈服强度和磁场强度之间的响应关系。研究表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为;磁场作用下,磁流变液的剪切应力和表观粘度显著增高,剪切屈服强度从约2Pa增大到约80kPa;剪切率为50s-1时的表观粘度从约64mPa.s增加到约1600Pa.s;该磁流变液的剪切屈服强度与磁场强度之间存在指数关系,其值约为1.7~1.8。     

磁流变液阻尼器控制下贯流式机组轴系碰摩振动特性分析

针对贯流式水轮发电机组轴系受多振源引发的振动问题,基于线性接触力和库伦摩擦力组成的叶尖碰摩力模型,建立综合考虑不平衡磁拉力、油膜力以及不平衡水力等外激励影响下的机组转子–转轮–轴承系统碰摩动力学模型。为抑制转轮叶片振动诱发的碰摩故障,将一种电流调节式磁流变液阻尼器引入系统,采用数值方法研究有无磁流变液阻尼器在不同转速及转轮质量偏心下对转轮振动的抑制规律。结果表明：磁流变液阻尼器的存在使原本复杂的系统响应形式变得有序,能够减弱机组在转速变化过程中产生的振动,使转轮运动更为贴近同步周期运动形式;同时,可缩减因质量偏心变化造成的混沌行为并减小其振幅波动。磁流变液阻尼被动控制对贯流式水轮发电机组具有良好的适用性,可为贯流式机组轴系减振提供有益借鉴。     

用不同载液制备的磁流变液及其性能

分别选择二甲基硅油、矿物油350N和合成基础油PAO10为载液制备磁流变液样品。用扫描电镜观察制备前、后磁性颗粒的微观结构。对三组样品的传动性能(沉降稳定性、零场粘度和剪切屈服应力)进行了测试和讨论。结果表明,磁流变液样品MRF-2、MRF-3的沉降速率均小于20%,励磁电流为2 A时,剪切屈服应力高于27 k Pa,具有较好的综合性能,满足传动用磁流变液的要求。     

用于磁流变阻尼器的电流控制器

磁流变阻尼器已经成功应用于汽车半主动悬架系统以及大型土木结构的振动控制.鉴于电流控制器在磁流变阻尼器的应用中起着调节磁场的重要作用,发明了一种基于脉冲宽度调制(PWM)集成电路的电流控制器.通过对一商业化磁流变阻尼器的控制性能测试显示,改变控制电压电流控制器的输出电流可实现0.15～2.01A连续输出,且与输出电流呈现高度的线性关系,具有响应速度快、输出电流精度高、价格低廉等特点.因此,所发明的电流控制器可以应用于磁流变阻尼器的控制.     

球磨时间对磁流变液性能的影响

采用球磨机球磨分散的方法制备磁流变液,着重考察了球磨分散时间对其性能的影响。利用旋转粘度计和自然沉降法对磁流变液的粘度、流变性能和沉降稳定性进行了测试。用扫描电子显微镜观察了磁性颗粒的表面形貌,分析了球磨时间影响磁流变液性能的机理。研究发现,随着球磨时间的延长,磁流变液的粘度表现出先减小后增大的趋势,其沉降稳定性与其粘度呈反比关系,即粘度大的则沉降速率慢,粘度小的则沉降速率快。在有场条件下,磁流变液所获得的剪切应力与其球磨时间有一定的对应关系,球磨时间较短的则获得的剪切应力较大,球磨时间较长的所获得的剪切应力较小。     

磁流变阻尼器间隙结构对阻尼力的影响

设计一种新型的磁流变阻尼器间隙结构,然后用ANSYS软件,对带有新型间隙结构阻尼器进行磁场有限元分析和流场有限元分析,求得不同电流作用下阻尼器在不同活塞速度下所能提供的阻尼力.通过与原阻尼器进行对比分析,可以发现:间隙结构对阻尼器的性能有显著影响;设计合理的间隙结构对磁流变阻尼器性能的提高具有重大意义.     

圆筒剪切模型中磁流变液的流变特性研究

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。     

磁流变液壁面滑移现象及机理研究进展

磁流变液的流变性能测试和工程应用中存在的壁面滑移现象近年来引起了国内外学者的热切关注。对磁流变液壁面滑移现象的产生原因及影响进行了探讨,回顾了磁流变液壁面滑移现象及机理的研究现状,并指出仍存在壁面滑移现象发生机理尚不明晰、影响因素及内在规律尚不明确、铁磁颗粒的动力学模拟未考虑与磁场的耦合作用、力学模型未考虑壁面滑移的影响等不足,并针对这些不足提出了进一步研究的展望。     

磁流变智能材料及其减振器的结构与特性

详细介绍了磁流变液这种智能材料的组成、特性和流变机理.对基于这种智能材料的新型阻尼减振器的结构、原理和动态力学特性作了深入论述,展望了该新型磁性智能材料及其器件的良好应用前景.     

基于正交试验的磁流变阻尼器结构优化

采用有限元软件对磁流变阻尼器间隙磁场进行仿真计算,并设计正交试验对剪切阀式磁流变阻尼器的结构参数进行了优化研究.分析了阻尼间隙磁场强度的影响因素,并对主要因素进行了细化研究.计算结果表明,在考虑阻尼器边界漏磁的前提下,磁极宽度是影响阻尼间隙磁感应强度的主要因素,阻尼间隙磁感应强度随着磁极宽度的增大线性降低,随激励电流线性增大.因此在设计大阻尼力减振器时,宜将阻尼器活塞分为三阶段或更多阶段.     

磁流变液沉降稳定性研究现状与趋势

磁流变液的稳定性至关重要.对影响弥散粒子沉降稳定性的因素进行了讨论,指出并评述了表征磁流变液沉降稳定性的方法,综合介绍了提高磁流变液弥散粒子沉降稳定性的措施,包括表面活性剂和稳定剂的引入、纳米级物质的加入,用复合磁性响应粒子、轻质磁性材料作弥散粒子.最后展望了磁流变液的应用前景.     

多环槽式磁流变阻尼器阻尼力建模及实验分析

介绍了自行设计的多环槽式磁流变阻尼器的结构和工作原理,提出了关于磁流变液的线性粘滞环阻尼力模型,并给出模型中参数的确定方法。通过液压激励试验台系统测试了磁流变阻尼器在不同电流、输入激励下的阻尼力-速度、阻尼力-位移特性。结果表明,在不同的输入电流及输入激励下,该模型都能较好地反映磁流变液的滞回特性,与阻尼器实验数据有较好的拟合精度。线性的力学模型方便计算与控制研究,为磁流变液阻尼器在半主动控制中的应用研究提供指导。     

平行盘磁流变阻尼器性能影响因素分析

为了研究平行盘磁流变阻尼器性能的影响因素,利用Ansys Workbench软件对平行盘磁流变阻尼器磁场进行了分析。通过软件求得外工作间隙磁感应强度对筒厚度、间隙宽度、圆环盘内径和平行盘厚度的响应曲面,以及工作间隙磁流变液磁感应强度对各个参数的敏感系数以及不同部件材料磁导率对应的磁感应强度云图。结果表明,四个参数对于磁流变液磁感应强度的影响不是相互独立的,研究结果为平行盘式磁流变阻尼器的参数设计提供了一定参考。     

支承磁悬浮轴承的磁流变阻尼器磁场分析

用磁流变阻尼器支承磁悬浮轴承,可通过控制磁流变液流变性减小轴承转子系统的振动。由于磁悬浮轴承与磁流变阻尼器均有工作磁场,对两种磁场之间的解耦及对磁流变阻尼器磁路的设计,是支承磁悬浮轴承的磁流变阻尼器设计关键。本文首先对两个磁场进行了解耦,在初步设计磁路时使用解析法对磁路进行了计算,并与有限元法进行比较,肯定了解析法在磁路初步设计中的有效性。