磁流变阻尼器结构设计及功能集成研究现状分析

磁流变阻尼器是一种采用磁流变液为工作介质的智能型阻尼器,目前已在建筑、桥梁、车辆、机车等行业的减振抗震中得到广泛应用。阐述了磁流变阻尼器的工作原理;对阻尼器中激励线圈、液流通道及作动方式等不同结构进行了详细的结构分析,同时对集成位移检测、能量存储的自感应、自发电型磁流变阻尼器的功能集成进行了深入探讨。介绍了课题组设计的差动自感式磁流变阻尼器。相关分析和结论可为磁流变阻尼器的结构设计和功能集成提供参考。     

磁流变振动工作台优化设计

本文设计和开发磁流变振动工作台。它包括可控振源、信号采集、动力学分析、磁流变阻尼振动控制等。介绍其工作原理、结构特点，并探讨阻尼孔间隙、活塞直径等结构设计参数对机构性能的影响，提出多目标规划的磁流变阻尼器优化设计模型，综合考虑阻尼力和结构的动态品质，规定权重和子目标的追求值，设计出满足不同要求的、性能优良的阻尼器和振动控制系统。     

旋动型磁流变阻尼器结构设计研究现状分析

作为一种可有效产生阻尼力、耗散运动能量的半主动器件,旋动型磁流变阻尼器(MRD)由于其设计紧凑、重量轻、制造维修方便、磁流变液用量少以及耐用等特点,在工作空间有限场合比直动型磁流变阻尼器更有利于发挥作用。介绍了旋动型磁流变阻尼器的工作原理,并对连续角和有限角两种典型的旋动型MRD的结构设计及工作原理进行了详细分析说明,同时介绍了课题组最新设计的采用新型轮系的鼓式旋动型MRD,为进一步拓宽旋动型MRD的应用场合指明了方向。     

磁流变阻尼器的多目标优化设计与实验研究

针对现有磁流变阻尼器功耗大、输出阻尼力低的问题,以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标,建立磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型;采用多目标遗传算法对其结构参数进行优化,得出最优解;对优化后的磁流变阻尼器进行试验研究,验证所选参数的合理性。研究结果表明：优化后磁流变阻尼器的平均功耗降低了46%、最大阻尼力增加了30%;磁流变阻尼器的功耗与阻尼力之间存在相互平衡关系,为磁流变阻尼器的参数设计提供了理论和实验依据。     

磁流变液电控转向阻尼器的控制系统研究

介绍一种基于磁流变液的电控转向阻尼器的结构及其工作原理.为指导车辆电控转向阻尼器控制系统的设计,建立车辆转向系统动力学方程和基于磁流变液的转向阻尼器的动力学方程,设计转向阻尼器的PID控制器,利用Modelica 仿真语言,在多领域复杂物理系统建模与仿真的MWorks平台上对该系统进行仿真分析.结果表明:这种阻尼器能够有效地提高转向系统稳定性,减少车辆横摆角速度的超调量,更重要的是能够保证在车辆高速行驶时,大幅度减小车辆横摆角速度,提高车辆转向稳定性.     

基于闭环PID控制的磁流变液阻尼减振器减振性能测试

针对某结构的振动特性及磁流变液阻尼减振器的工作方式,设计了一套用于检测其磁流变液阻尼器减振效果的测试系统,根据传感器检测到结构的振动信号输入到计算机和磁流变液阻尼减振器的控制器,通过PID方法控制伺服电机的回转速度和方向及外界磁场强度,从而改变输出控制力和阻尼的大小.试验表明,采用该方法,达到了降低结构响应振幅值的目的,提高磁流变液阻尼器的减振控制性能.     

磁流变阻尼器动态响应分析

磁流变阻尼器的动态响应决定了其实时控制效果,为了增加磁流变阻尼器响应速度和减小响应时间,对其动态响应影响因素进行分析。针对某型号磁流变阻尼器,定义其响应时间的组成,建立时滞模型。建立了两级线圈同向串联、反向串联、同向并联、反向并联的电流及磁场响应模型,分析磁流变液两阶段的流变响应模型,得到反向串联与反向并联的电磁响应时间较小,且流变响应仅与间隙与动力黏度有关。并基于瞬态有限元磁场分析,从平均有效剪切屈服强度的角度来衡量阻尼器的动态响应过程,得到了不同磁路结构对阻尼器响应时间的影响及其影响原因。     

旋动型磁流变阻尼器结构设计研究现状分析（英文）

作为一种可有效产生阻尼力、耗散运动能量的半主动器件,旋动型磁流变阻尼器(MRD)由于其设计紧凑、重量轻、制造维修方便、磁流变液用量少以及耐用等特点,在工作空间有限场合比直动型磁流变阻尼器更有利于发挥作用。介绍了旋动型磁流变阻尼器的工作原理,并对连续角和有限角两种典型的旋动型MRD的结构设计及工作原理进行了详细分析说明,同时介绍了课题组最新设计的采用新型轮系的鼓式旋动型MRD,为进一步拓宽旋动型MRD的应用场合指明了方向。     

基于NARX神经网络的磁流变阻尼器模型研究

为了能够较精确地拟合磁流变阻尼器在低速区的非线性及滞回特性,提出一种基于NARX神经网络的磁流变阻尼器动力学模型。以力学性能实验数据为前提,利用LMBP算法训练NARX神经网络的串-并行结构,然后将串-并行结构转化为并行结构,使得NARX神经网络模型能够在不同电流值下得到与实验结果相吻合的输出值。最后将实验结果和模型结果进行对比,通过比较两者所得的结果发现NARX神经网络模型的计算结果与实验结果的最大相对误差仅为3.77%,而且该模型能够表征磁流变阻尼器在低速区的非线性及滞回特性,证明NARX神经网络模型在处理磁流变阻尼器的非线性及滞回特性力学行为具有较高的拟合精度。     

孔式磁流变阻尼器的磁路改进设计与仿真分析

对传统的孔式磁流变阻尼器的磁路进行了改进设计,使得作用磁场全通道有效,并用ANSYS建立了磁路仿真模型,仿真研究了不同结构下磁路的路径和磁感应强度及不同参数下阻尼孔附近的磁通密度。通过优化分析得出最好的结构参数,使得全通道的磁感应强度都达到要求的0.5 T。结果表明,所设计的磁流变阻尼器的磁场利用率比一般的磁流变阻尼器高达1倍。     

基于Matlab磁流变阻尼器Bouc-Wen模型的参数识别

为解决磁流变阻尼器Bouc-Wen模型参数识别方法复杂、不易实现的难题,采用Matlab中的Simulink Design Optimization工具,在Simulink中搭建Bouc-Wen模型,利用磁流变阻尼器力学特性试验得到的试验数据,对Bouc-Wen模型进行参数识别。结合各参数的物理意义对得到的识别结果进行分析,确定出阻尼力调控参数,并在Matlab中进行线性拟合,得到其与电流的函数关系。最后搭建考虑阻尼力调控参数的Bouc-Wen仿真模型,用不同幅值和频率的正弦激励进行仿真,并将仿真结果和试验数据进行对比。结果表明:仿真结果和试验数据能够很好的吻合,得到的参数满足要求。     

线圈外置式磁流变减摆器设计与实验研究

针对传统的线圈内置式磁流变减摆器线圈散热性差、线圈密封性不好等问题,设计了一种新型的线圈外置式磁流变减摆器。通过磁流变减摆器的磁路设计、结构设计,建立了磁路结构参数之间的约束关系方程组,为优化设计提供了理论依据;并且利用参数化建模和有限元优化分析方法,优化了外置式磁流变减摆器的磁路结构参数。优化和仿真结果验证了最终结构参数取值的合理性。并通过静态阻尼特性实验验证了分析结果的正确性。     

磁流变减振器的优化设计与实验研究

磁流变减振器的磁路结构是磁流变减振器设计的重要环节,该结构的好坏将直接影响到减振器的工作性能的优良。采取参数化仿真的方法,分析得到了磁路的关键结构参数对间隙磁路的磁感应强度的影响,针对设计目标,选取设计变量,建立磁路的仿真模型。在磁流变减振器的设计中引入有限元分析的优化设计过程,采用参数化语言编程对模型结构参数进行优化。加工磁流变减振器样机,实验验证优化效果。仿真分析及实验结果均表明:运用参数化语言编程对磁流变减振器的磁路结构进行优化设计后,间隙处的磁感应强度得到明显改善,能够满足设计目标,磁场分布更加合理,是一种有效的磁路优化方法。     

基于下肢假肢的阶梯式变间隙磁流变阻尼器设计

针对下肢假肢步态变化时所需阻尼力大小不同的问题,提出一种基于下肢假肢的新型阶梯式变间隙磁流变阻尼器（MRD）。基于Bingham力学模型设计MRD的两级阻尼间隙宽度及主要结构尺寸,通过ANSYS Maxwell分析其内部磁场分布,采用Simulink仿真输出阻尼力。结果表明：阶梯式变间隙MRD步行时的工作间隙为1.6 mm,最大阻尼力为902.7 N;跑步等其他复杂步态时的工作间隙为0.6 mm,最大阻尼力为2 033.7 N,满足不同步态的阻尼力要求,且该MRD的最大工作电流为0.4 A,极大降低了阻尼器功耗。所提出的阶梯式变间隙MRD具有阻尼力分级输出、可调范围大、能耗低的优点,可代替阻尼间隙固定的传统MRD应用于假肢系统。     

基于最小二乘法和BP神经网络的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法

针对Bingham模型磁流变阻尼器由于剪切稀化效应带来的阻尼力计算误差,在理论和仿真分析的基础上,提出一种最小二乘法和BP神经网络相结合的方法,对磁流变阻尼器H-B模型进行参数辨识,获得各参数与电流的关系,从而对磁流变阻尼器的阻尼力进行准确计算。最后通过磁流变阻尼器实验对理论方法进行验证。结果表明：借助于磁流变阻尼器的仿真分析,最小二乘法和BP神经网络相结合的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法精确度高、吻合性好,验证了参数辨识结果的通用性及准确性。     

基于磁流变阻尼器的滚珠丝杠进给系统主动抑振研究

针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有磁流变阻尼器的机床滚珠丝杠进给系统单自由度振动模型,基于Runge-Kutta法计算了系统的动态响应。通过数值计算发现：阻尼器输入电流由零逐渐增大时,系统能够快速趋向于稳定;由幅频曲线可以看出,磁流变阻尼器抑制滚珠丝杠进给系统的振动是可行的。最后试验验证了磁流变阻尼器能够很好地抑制滚珠丝杠进给系统的振动。     

汽车磁流变阻尼器多目标优化分析

为了改善汽车的被动安全性能，提出将一种单杆单筒式磁流变阻尼器应用于汽车前部吸能结构中。提出以修正Bingham塑性模型（BPM模型）为理论基础，以最大阻尼力和可调范围为优化目标，运用modeFRONTIER自带的非支配排序遗传算法（NSGA II）对所采用的磁流变阻尼器结构参数进行多目标优化分析。优化结果表明：最大阻尼力和可调范围成反比，所用的优化算法不可能使两个优化目标同时达到最优，只能在众多前沿解中选择符合条件的优化解。优化后的磁流变阻力器磁场分布更加集中合理。