非稳定场下三级密封结构MR阻尼器多项式模型参数辨识及仿真

为建立磁流变(MR)阻尼器在非稳定场下更为精确的动力学模型,针对三级密封结构MR阻尼器,提出基于温度和电流双参数的12阶多项式参数建模方法。搭建MR阻尼器力学试验平台,在不同温度和电流环境条件下开展MR阻尼器动力学性能检测试验;利用系列化的试验数据,以12阶多项式参数模型模拟三级密封结构的MR阻尼器阻尼动力-速度规律,采用最小二乘法拟合其参数;为解决温度效应产生的影响,建立电流相关系数关于温度的4次多项式模型;以计算阻尼力与试验测试阻尼力的相对误差模型进行有效性评价。研究结果表明,建模仿真与试验检测结果高度吻合,能更加精确地预测非稳定场下MR阻尼器动力学规律。     

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-剪切增稠阻尼器的力学模型及试验研究

针对阻尼器的主被动控制特性的需求,利用磁流变剪切增稠协同效应的流变机理,提出并设计磁流变-剪切增稠阻尼器。试验制备磁流变-剪切增稠流体,测试其流变特性,并基于Cross模型与LM算法建立其表观黏度模型。通过磁场磁路的仿真优化,设计并研制新型双出杆磁流变-剪切增稠阻尼器。结合上述研究,建立该阻尼器的力学模型,并对其阻尼力进行动态性能测试。测试结果表明,阻尼器在110m T磁场的主动控制下,提升34.3%阻尼力峰值;随着振荡频率增加,可以提升至少64.2%的阻尼力。同时,验证了阻尼特性力学模型预测的有效性,最大误差为8.9%。     

电流变阻尼器的频率自适应减振控制

在分析了影响电流变阻尼器的粘性阻尼和屈服阻尼的诸多因素后，提出利用多层电极结构来扩大阻尼器的可控范围。研制了一套可测试电流变阻尼器阻尼系数、响应时间和耗散功率的静特性测试系统。为了充分利用阻尼器的可控范围，对阻尼器与减振系统的匹配设计进行了研究。针对电流变阻尼器的阻尼力具有非线性的特点，提出了以平均阻尼匹配减振系统最佳被动阻尼的设计准则。最后利用电流变阻尼器对双层隔振系统，以正弦扫频信号作为激励，通过在线主导频率的识别，进行了自适应阻尼减振控制试验，结果表明共振频率和高频的振幅减振效果均达到３０％以上。     

混合流动式磁流变阻尼器设计及阻尼性能分析

针对传统磁流变阻尼器磁场利用率不高的问题,文中设计了一种混合流动式磁流变阻尼器,该阻尼器液流通道由4段轴向流道和2段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该阻尼器在体积限制下能产生良好的阻尼性能。阐述了混合流动式磁流变阻尼器的结构和工作原理,并对其进行磁路分析;建立了输出阻尼力数学模型。此外,采用有限元法对阻尼器进行电磁场仿真,分析了施加不同电流时各液流通道处磁感应强度和切应力的分布规律。对磁流变阻尼器两个重要阻尼性能指标,即输出阻尼力和阻尼力可调范围进行了分析。结果表明,外加电流为2 A时,输出阻尼力可达59.4 kN,阻尼力可调范围由1增加到44.137 4。     

粘性流体阻尼器的设计与试验

提出一种粘性流体阻尼器的结构设计方法,并进行试验验证.分析冲击载荷作用下粘性流体阻尼器的工作原理,基于Maxwell粘弹性流体模型,用分离变量法求解硅油流体流过活塞与缸壁之间间隙时的速度解和切应力,推导出阻尼力的数学表达式,并运用落锤冲击试验确定其中的参数.基于推导的阻尼力表达式选择满足指标要求的阻尼器结构尺寸,设计粘性流体阻尼器样机,并通过跌落试验研究不同冲击速度下阻尼器的力学特性.一方面,从试验分析得到的阻尼系数验证了所计算样机结构尺寸的准确性;另一方面,试验曲线与理论曲线吻合得很好,从而验证了阻尼力数学模型的合理性.     

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.     

基于UM的磁流变阻尼器模糊控制

运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和车体加速度变化率的模糊控制器,利用磁流变阻尼器模型将车体产生的电流转换为阻尼力。运用MATLAB/Fuzzy Toolbox+UM软件建立了磁流变阻尼半主动悬架仿真系统,通过数值仿真分析比较了列车在相同输入条件下基于磁流变阻尼器模糊控制与被动悬挂控制的时间响应特性。仿真结果表明:采用基于磁流变阻尼器的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力,从而提高动车的平稳性、安全性。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊控制系统能够有效减小车体振动,脱轨系数平均改善率为32.04%,轮重减载率平均改善率为46.45%;车体中部的横向振动加速度最大值改善率最高;横向Sperling指数在车体前端改善率较高,为11.05%。     

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.     

石油井下工具用液压阻尼器的研制

文章介绍了一种石油井下工具上使用的液压阻尼器的结构与工作原理,对该阻尼器的阻尼性能进行了分析,得出了阻尼性能的计算公式。分析表明,阻尼效果随节流孔直径增大而降低,随阻尼孔板数量的增多而增大;阻尼力的大小与活塞面积、恢复弹簧的刚度和压缩量等参数有关,可以通过改变弹簧的性能,获得需要的阻尼力。讨论了阻尼器的工作环境及对其性能的影响,指出要选择温度稳定性好的液压油。该液压阻尼器已在石油井下工具中应用,效果良好。     

双筒单出杆式磁流变阻尼器力学特性研究

介绍了一种基于流动模式的双筒单出杆式磁流变阻尼器结构和工作原理,推导了其阻尼力公式。对基于上述结构的MRF阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等力学特性进行了试验研究。结果表明流动模式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,其耗能减振能力优于传统的被动阻尼器。气囊导致压缩行程终点阻尼力放大,并可以在一定程度上消除复原行程的空程现象。而阻尼器的结构尺寸和所选用的磁流变液一旦确定,其可调倍数只依赖于最优的磁路设计。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为改进研制装甲车辆磁流变减振器奠定了基础。     

基于MTS试验机的磁流变阻尼器性能研究

分析了磁流变阻尼器的工作原理和理论计算模型。利MTS810试验机对MRD-60型磁流变阻尼器进行了力学性能试验,研究了在不同的控制电流、激振频率、振幅条件下,磁流变阻尼器的阻尼力与活塞杆位移、速度的特性关系,分析了外界激振力与阻尼力的响应试验,验证了力学特性的相关理论问题。采用MATLAB软件对试验数据进行了分析处理,研究了性能试验曲线中的一些特殊理论和技术问题,为磁流变阻尼器的研制和工程应用提供了重要参考依据。     

基于Pareto集和Bingham模型的磁流变减振器多目标优化与试验验证

磁流变减振器和半主动悬架可以同时兼顾车辆操纵稳定性和行驶安全性,是目前汽车电子技术的研究热点。磁流变减振器的设计大多只考虑某一优化目标,基于Pareto集多目标方法和带精英策略的非支配排序遗传算法(the elitist Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ),以阻尼力和动力可调系数为优化目标,设定7个优化变量,构建了车用磁流变减振器多目标优化模型与实现算法。分析了7个优化变量对阻尼力和动力可调系数的设计敏感性,并通过有限元分析和试验验证优化解的可靠性。研究发现:阻尼通道间隙对优化目标影响最大,最大阻尼力和最大动力可调系数呈负相关关系。该多目标优化计算的最优解满足实际工程需求,证明了提出的优化方法快速有效,为磁流变减振器的设计提供了可靠的工具。     

车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力数学模型及试验仿真

介绍一种车辆单筒充气磁流变减振器的结构和工作原理,其内部的磁流变液材料是一种新型的智能材料,其流变特性可随所加载磁场强度的变化而变化,并且这一过程是可逆的,用磁流变液制成的减振器具有体积小、阻尼力大、动态范围广和频响高等优点。研究利用磁流变液的非牛顿宾汉流体模型和流体运动微分方程,建立反映单筒充气磁流变减振器阻尼力特性的数学模型;对单筒充气磁流变减振器进行台架试验,得到不同电流的减振器示功特性图;通过试验测得磁流变减振器的仿真参数,然后在Matlab软件环境下完成阻尼力数学模型的仿真;试验的示功特性与数学模型仿真进行分析比较,结果表明仿真数据与试验数据较吻合,验证了建立的单筒充气阻尼力数学模型的正确性。     

Design and analysis of a new magneto rheological damper for washing machine

In this article, a new magneto rheological (MR) sponge damper is proposed for suppression of vibrations in a washing machine. The article presents design optimization of geometric parameters of MR sponge damper (MRSD) using the finite element analysis (FEA) and first order derivative techniques for a washing machine. The article explains the hysteresis behavior and the relationship of damping force with input current for the proposed MRSD. Moreover, the characteristics of the MRSD such as energy dissipation and equivalent damping coefficient are investigated experimentally in terms of input current and excitation amplitude. The passive dampers installed in washing machine are ineffective in reducing unwanted vibrations at resonant frequencies due to real time unbalanced mass. For this purpose, a test setup is established in order to compare the performance of passive dampers with the proposed MRSDs in a washing machine. It is noticed that MRSDs reduce average vibrations of 75.61 % in a low frequency band, whereas in a high frequency band, the MRSDs lessen average vibrations of 30.57 % in a washing machine. In order to determine the performance of proposed design MRSD, a detailed comparison of the performance parameters, such as total damping force, passive force, maximum average vibrations after suppression by MR dampers, maximum current and power ratings is provided with the existing designs of MR damper for washing machine from the literature.     

半主动悬架及其控制系统的设计与研究

设计了一种节流口可调式液压减振器，通过理论分析和阻尼特性试验，得出了阻尼力与步进电机转角之间的关系。在此基础上，设计了半主动悬架控制系统，建立了半主动悬架试验物理模型，并进行了半主动悬架系统试验研究。结果表明，设计的半主动悬架及其控制系统性能稳定可靠，其动态性能明显优于传统被动悬架。     

回转叶片式磁流变减振器阻尼特性分析

介绍了回转叶片式磁流变减振器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力和阻尼可调系数的计算公式.对自行研制的回转叶片式磁流变减振器的阻尼可调系数与阻尼孔内流速的关系等进行了理论分析．通过深入分析该型减振器的阻尼特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础．     

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.     

磁流变阻尼器等效线性阻尼系数计算

基于修正的Bouc_Wen模型分析了磁流变阻尼器的性能,并计算了其等效线性阻尼系数;基于修正的Bouc_Wen模型的仿真数据,通过曲线拟合回归分析方法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与控制电压以及磁流变阻尼器运动振幅之间的关系模型,并验证了模型精度。研究结果显示,等效线性阻尼系数模型具有较高的精度,相对误差低于1%;对于应用强非线性磁流变阻尼器的振动系统,在给定频率下,利用等效线性阻尼系数模型可以有效提高系统振动及稳定性分析的计算效率。该研究为磁流变阻尼器的控制应用提供了理论依据。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。