电流变效应在抑制车削振动中的应用

利用电流变效应设计制造了车床活顶尖电流变减振器,在减振器的活动电极板与固定电极板间注满电流变液。计算机模拟和切削试验结果表明,采用电流变减振器,可以使车床尾座活动顶尖的振动响应幅值减小约３０％。     

含智能流变材料铝合金夹层板结构的动力学特性研究

通过对一种含电流变液铝合金夹层板智能结构的动力学实验与仿真，分析和研究该结构在外电场作用下的动力特性变化。实验发现，利用外部控制条件(电场强度)的变化，可以改变结构的固有特性，如自然频率、结构阻尼等，可实现对结构的主动控制。数值分析时采用粘弹性材料等效处理方法模拟电流变材料，计算得到的结构振动特性与实验结果吻合较好。实验与仿真计算结果均表明，随着电场强度的增大，结构固有频率也随之出现上升，且增幅与场强有关；同时，电流变材料对结构振动所产生的阻尼效应不仅受外加电场影响，还与外加激励频率有关，响应控制实验结果说明电流变材料对结构在固有频率附近所产生响应的控制效果要更为明显一些。     

电流变液减振器在深孔颤振控制中的试验研究

针对深孔加工中的颇振问题,结合深孔加工的特点,设计了一种基于混合模式的电流变液减振器。利用电流变液在电场强度下能够快速、连续、可逆地改变其粘度和抗剪屈服应力的特性,可实现对减振器可控阻尼力的连续、无级调节。通过对减振器可控阻尼力的数值仿真,分析了阻尼力的影响因素。在Z2120型BTA深孔钻镗床上进行了切削颤振控制试验,对比了不同电场强度下钻杆振动的振幅和被加工孔的表面粗糙度。试验结果表明:在电场作用下,混合模式电流变液减振器能够有效地减小钻杆振动的幅值和明显减小被加工孔的表面粗糙度值。但是不同电场作用下,减振器的减振效果不同。     

电流变液静态屈服应力的实验研究

本介绍了一种新的电流变液静态屈服应力测试方法,通过一个阀型装置对基于沸石和硅油的电流变液静态屈服应力进行了测试,结果表明,电流变液的静态屈服应力与外加电场强度的平方成正比,并以此作为电流变液器件设计的一个依据。     

应用电流变材料改变镗杆动态特性的研究

为保证镗削加工切削稳定性,基于电流变材料设计一种智能型镗杆。该镗杆可通过调节施加于电流变材料上的电场强度来改变整个镗杆的动态特性,并借以抑制切削颤振。采用 端部激振方法研究镗杆在不同激振频率和不同电场强度下的动态特性。实验结果表明,在不同的电场强度和振动频率下,电流变材料表现出来的振动特性差异明显,使镗杆的支撑刚度和结构阻尼特性发生显著的变化。     

电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器设计和...

设计制作了两种电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器,其特点是：压电陶瓷响应振动产生高电压,用这个高电压直接去激励固化阻尼器内的电流变液实现了阻尼的自动调节。随着振动频率,振幅的变化,电流变液的响应改变,形成对振动的自适应控制。     

自耦合电流变阻尼器及其性能

电流变液与压电陶瓷组合的阻尼器是一种自耦合阻尼器。对直压式自耦合电流变阻尼器的性能进行了理论计算,并制作了直压式自耦合电流变液阻尼器。性能测试表明:压电陶瓷激励了电流变液;电流变液阻尼的变化改变了阻尼器的共振频率,并使振动幅度降低最高达30％。     

电流变技术在机床颤振控制中应用的研究

研究开发了一种控制机床颤振的电流变减振器。理论分析和试验结果表明,电流变减振器的刚度及阻尼随外加电场强度的增加而增大,主振系统的振幅随电场强度的增加而减小。只要场强选取适当,采用电流变减振装置可以使铣床心轴的振幅降低50%～80%。试验在卧式升降台铣床上进行。     

电流变夹层梁的动力稳定性分析

将电流变液等效为线性粘弹性材料，并假定在小变形情况下其储能模量和损耗因子与加在它上面的电场成正比，利用Hamilton原理和有限元方法建立电流变夹层梁的动力学方程。分析不同外加电场和厚度比情况下，电流变夹层梁的振动特性及动力稳定性。通过对单频轴向激励作用下电流变夹层悬臂梁的仿真计算显示，外加电场的增大能提高电流变夹层梁的刚度和阻尼损耗，减少不稳定区域的大小，而电流变层厚度的增加将使梁的固有频率降低，但提高了梁的稳定范围。表明合理设计电流变夹层梁可以有效抑制振动，提高系统的稳定性。     

自供能电流变弹性体减振器的设计与特性分析

新型智能材料电流变弹性体是电流变材料的衍生体,兼有电流变液和弹性体的优点,在主被动的振动控制领域中有着极大的应用前景。基于电流变弹性体的刚度和阻尼可电控调节的特性以及压电陶瓷的正压电效应,研制一种基于D33挤压模式的压电自供能电流变弹性体减振器,并对其在不同激励和场强下的振动响应特性进行实验分析。试验数据表明相比无场强条件下,在压电供电和1 000 V恒压的条件下能有效增大电流变弹性体结构阻尼,改变减振器振动响应谱峰值的频率和幅值,提高系统的隔振效果。     

Application of ER gel with variable friction surface to the clamp system of aerostatic slider

An electro-rheological fluid (ERF) is a functional fluid whose viscoelastic properties vary according to the intensity of the applied electric field. ERFs are mixtures of nonconductive silicone oil and inorganic/organic composite electro-rheological particles. The properties of ERFs have been exploited to control the performance of machine elements. ERFs have been applied to machine elements such as variable dampers and clutches. However, ERFs have disadvantages, namely the sedimentation of ER particles and the requirement of a seal mechanism. The sedimentation of ER particles reduces the ER effects and results in low stability of ER devices. In order to suppress the sedimentation, and thereby improve the performance of ERF devices, a new functional material called the gel-structured ERF (ERG) is developed, whose basic properties are analyzed in this study. The ER particles are suspended in the gel component, and thus will not precipitate out. This suppresses the decrease in the ER effect caused by precipitation. The ERG developed shows a large shear stress variation in response to the applied electric field. This high performance of ERG originates in a mechanism different from the ER effects of ERF. In order to elucidate the mechanism in ERG, the behavior of ER particles was observed under an electric field. The results show that the contact conditions at the interface between electrode and ERG change rapidly in response to the applied electric field, which result in a variation in shear force. On the basis of the results of a preliminary analysis, ERG was applied to the precision clamp system of an aerostatic slider, and its performance was assessed experimentally.     

电流变阀外置的汽车双筒液力减振器的理论及试验研究

介绍了电流变阀外置的新型汽车减振器的理论、结构及试验研究。阐述了电流变液体减振器阻尼力和电场的关系,其阻尼力由两部分组成:一部分是由粘性阻尼引起的牛顿力,无电场作用时,作为普通的减振器用;另一部分是由所加电场引起的切应力,它与所加电场强度成正比。试验结果表明:所设计的新型汽车电流变液体减振器具有阻尼力变化大、响应快、控制容易、结构简单和能源消耗低等特点,满足了汽车工程的实际需要,具有重要工程实用价值。     

随机振动环境下结构的疲劳失效分析

讨论了随机振动响应的统计特性分析、结构响应的动应力与常规疲劳载荷的关 系,如何将结构响应动应力等价为常规的静力疲劳载荷,利用Ｓ－Ｎ曲线和名义应 力法对结构寿命的估算方法等。完成了用功率谱密度表示的随机振动载荷作用下悬 臂板结构的响应分析以及疲劳寿命估计。     

电流变材料抑振机构动态性能测试与分析

电流变材料在振动控制中表现出优良的阻尼抗振性能,但由于电流变材料在振动结构中随振动幅度、振动频率和施加电场强度的变化,其动态性能表现出明显的差异,使控制模型难于准确制定。通过对含有电流变材料的抑振机构进行动态性能测试试验,获取在不同电场强度和不同激振频率下的迟滞曲线,并结合所建立的迟滞曲线数学模型将电流变材料在结构振动控制中所表现出来的动态性能分为牛顿粘性液体、屈服前弹性体、屈服前粘弹体、非线性体和屈服后粘性体,同时,分析了电流变材料不同动态特性出现的条件及其对整个结构动态性能的影响。这种试验分析方法为有效制定电流变抑振机构的控制策略提供了科学依据。     

Nonlinear resonance of the rotating circular plate under static loads in magnetic field

The rotating circular plate is widely used in mechanical engineering, meanwhile the plates are often in the electromagnetic field in modern industry with complex loads. In order to study the resonance of a rotating circular plate under static loads in magnetic field, the nonlinear vibration equation about the spinning circular plate is derived according to Hamilton principle. The algebraic expression of the initial deflection and the magneto elastic forced disturbance differential equation are obtained through the application of Galerkin integral method. By mean of modified Multiple scale method, the strongly nonlinear amplitude-frequency response equation in steady state is established. The amplitude frequency characteristic curve and the relationship curve of amplitude changing with the static loads and the excitation force of the plate are obtained according to the numerical calculation. The influence of magnetic induction intensity, the speed of rotation and the static loads on the amplitude and the nonlinear characteristics of the spinning plate are analyzed. The proposed research provides the theory reference for the research of nonlinear resonance of rotating plates in engineering.     

STUDY ON ELECTRORHEOLOGICAL FLUID DAMPER FOR APPLICATION IN MACHINING CHATTER CONTROL

The electrorheological fluid(ERF)is a kind of intelligent material with bright prospects for industry applications, which has viscoelastic characteristic: under the applied electric field. The dynamic model of a milling system with an ERF damper is established, and the chatter suppression mechanism of the ER effect is discussed theoretically. Both the theoretical study and the experimental investigation show that the additional damping and additioaal stiffness produced by the ERF increase with the rise in the strength of electric field E, but their influence on the cutting stability is different. Only when both additional damping and additional stiffress cooperate, the milling chatter can be suppressed quickly and effectively. In additional, an ERF dumper used on the arbor of horizontal spindle milling machine is developed, and a series of milling shatter control experiments are performed. The experimental results show that the milling chatter can be suppressed effectively by using the ER damper.     

静磁场对固液界面表面电荷性质的影响

考虑磁场对固液界面表面电荷性质的影响与微纳流体系统的流体阻力相关,本文采用原子力显微镜(AFM)研究了静磁场对去离子水黏度以及高硼硅玻璃-去离子水界面表面电荷性质的影响,并分析了静磁场对去离子水性质影响的机理。研究结果表明,将去离子水静置于磁场强度为0~0.6T的静磁场下30min时,去离子水的黏度随磁场强度的增加而减小,而高硼硅玻璃-磁化水界面的表面电荷密度随磁场强度的增加而增加;静磁场对去离子水性质影响的机理是磁场引起的去离子水内氢键以及氢氧键的断裂。研究结果同时表明,磁场可以有效地改变固液界面的表面电荷性质。本文的研究结果为利用磁场有效地控制微纳流体系统的流体阻力提供了可能。     

电流变流体机械特性振动响应的研究

电流变流体是一种新型的智能材料,在工程中有广泛的应用前景。本文利用自行设计的测试装置通过对测杆振幅、共振频率等参数的测定,研究电场作用下电流变流体刚度及阻尼变化。根据实验研究提出变参数的粘弹阻尼力学模型,描述电流变流体在电场作用下附加阻尼和附加刚度。     

带有两个共线裂纹载流薄板的温度场及热应力强度因子

采用复变函数的方法,给出带有两个等长度共线穿透裂纹的无限大载流薄板在瞬间电流作用下,裂纹尖端附近产生的温度场的表达式,得到温度在裂纹尖端的奇异特征.在通入垂直于裂纹的均匀电流作用下,由于裂纹的存在,裂纹尖端出现绕流现象,产生焦耳热,瞬时高温形成点热源.通过点热源在金属薄板内形成的温度场,可以导出裂纹尖端产生的热应力强度因子表达式.将其与外载荷产生的应力强度因子叠加,可建立通电状态下的断裂判据.算例分析表明,点热源在裂纹尖端附近产生的热应力强度因子为负值,可以部分抵消无穷远处施加的拉应力产生的应力强度因子的作用,进而达到止裂的目的.文中建立带有两个等长度共线穿透裂纹载流薄板的热应力强度因子的概念.其研究结果对工程结构实施电磁热效应裂纹止裂具有理论意义和实用价值.