一种电流变液体减振器的结构研究

电流变液体是指在电场作用下其流变性质能迅速发生变化的一类流体,基于这一原理我们分析了电流变流体的力学性能,针对电流变减振器的结构,论述了该电流变减振器模型的工作原理,建立电流变减振器阻尼特性计算的数学模型并进行仿真分析,对构成阻尼力特性影响的主要参数进行了研究。研究表明:电流变液体减振器的机械结构对充分体现电流变效应的功能,实现振动的有效控制起着重要作用。     

电流变减振器仿真分析

电流变减振器是根据电流变材料具有电流变效应的特性,通过电场来控制电流变流体的流动特性,以实现阻尼力控制。从应用研究的角度出发,将电流变液减振器应用于汽车半主动悬架的减振,通过Matlab/Simulink仿真软件研究模糊控制用于变阻尼汽车半主动悬架控制的可行性。     

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。     

电流变阻尼器设计及在结构减振上的应用

在一类电流变液研制的基础上，根据结构减振及振动控制的要求和电流变液的性能特点，设计出了三种电流变阻尼器，并应用于不同的结构减振实验中，取得了很好的效果。研究中发现，电流变阻尼器的减振效果主要由阻尼效应和附加刚度引起的移频作用所致，减振效率依赖于电流变液的性能和阻尼器的结构设计。     

电流变液体阻尼器数学模型研究

分析了电流变液体(ERF)阻尼器的工作原理，建立了它的数学模型。描述了电流变液体阻尼器阻尼力与控制电场之间的关系。在理论上将压降△p分成流体黏性阻尼引起的和有控制电场引起的两部分。该模型为电流变液体阻尼器的力学分析和计算提供了理论基础。     

提高直接驱动电动机系统刚度的机电一体化设计

直接驱动电动机具有结构简单、控制性能高的特点 ,但扰动转矩直接影响其控制性能 ,较高的伺服刚度是减小转矩扰动对控制精度影响的有效手段。然而 ,过高的刚度会使被控直接驱动电动机系统不稳定 ,甚至产生振荡。设计一种电流变可调阻尼器 ,直接附加在电动机的转轴上 ,通过外加电压可以调节电流变阻尼器的阻尼系数 ,从而可以提高系统的刚度而又不会引起系统的振荡。推导了电流变可调阻尼器的阻尼系数模型 ,并通过位置式PD控制直接驱动电动机系统的数值仿真 ,验证了上述基于电流变可调阻尼器的直接驱动电动机系统刚度提高设计方法的有效性。     

电流变液机理及其研究现状

电流变液是一种在外加电场作用下表观粘度发生显著变化的液体，近年来，作为一种智能流体引起研究人员的广泛重视，本文阐述了电流变液的组成，作用机理，影响流变的因素及其在工程中的应用，介绍了电流变液在国内外的研究现状，并在此基础上提出了几个值得重视的问题。     

基于电流变效应的车削颤振预报控制技术的研究

将电流变减振技术引入机床切削系统,研制了车床横刀架电流变液减振器。通过流变学动态模量测试方法,求得了该系统的附加阻尼和附加刚度,并对该系统振动响应特性进行了理论分析。研制开发了基于电流变效应的车削颤振预报控制系统。预报控制试验结果表明,利用该系统可以对机床切削颤振实施有效的预报控制。     

机器人手爪的柔顺指端

模仿人的皮肤与肌肉组织,本文提出了一种具有电流变流体的机器人手指柔顺指端的结构,在机器人的双指手爪中,指端是类似于皮肤的弹性薄膜和在皮肤下填充电流变流体的聚氨酯泡沫层组成,在未施加电场时,指端极为柔软,当电流变流体受电场作用时,指端成类固体状,试验结果表明,柔顺指端对物体的抓握过程是从柔性抓所至到物体被锁固在两指间的硬性抓握,因而在同样抓握力下,提高了机器人手爪举升物体的能力。     

电流变液动力学可视化试验台设计

针对电流变液在外电场作用下的各种力学性能表征及其内在机理研究不够透彻,特别是对多场(流动场、电场等)耦合作用下的力学性能与场致亚微观结构的动态耦合关系的理解还不够深入,文中设计并制造了一套动力学可视化试验台。该试验台能够实现对电流变液场致亚微观动态结构、流动边界信息及宏观力学性能参数等在线采集;利用该试验台可验证耦合场作用下电流变液结构-力的动态耦合。     

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.     

电流变液在结构振动抑制中的应用研究

根据结构抑振的应用要求,研制出了几种零场粘度低、有场粘度变化梯度大的电流变液,并设计制作了电流变液静态屈服应力测试仪,测试出了所研制的电流变液的静态屈服性能随电场强度和液体组份比变化的曲线。利用自制的电流变液,对含电流变液的夹层板振动进行了单模态抑制,由此得出电流变液对振动机理在于：一方面通过电流变阻尼效应降低结构振动响应的幅值,特别是共振峰的幅值;另一方面通过电流变刚度效应使结构的有效刚度增加,结构的共振点发生移动,从而使结构在共振频率激励下的振幅大大降低。对本文的夹层板模型,在３ｋＶ／ｍ ｍ 的电场强度下,第三阶模态的响应幅值降低了９０％ 。     

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。     

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。     

燃料电池车电机悬置系统的减振设计分析

首先对燃料电池车电机悬置系统进行初步设计,得出各支点的刚度和阻尼参数;然后对燃料电池车电机悬置系统的刚度和阻尼进行优化设计;在优化设计中,通过改变悬置系统的刚度和阻尼,达到了减小电机质心三个自由度上峰值的效果,可以验证优化是有效的,思路方法是合理的。     

电流变减振器用于铣床振动控制的试验研究

试验研究了电流变减振器在铣床颤振控制中的应用。试验发现，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。试验表明电流变减振器具有控振效果明显、结构简单的特点。只要场强选取适当，采用电流变减振装置可以控制铣床刀杆系统的颤振。     

圆柱滚子轴承弹流接触副刚度及阻尼系数研究

针对圆柱滚子轴承中滚子-滚道弹流接触副,建立有限长线接触非稳态弹流润滑模型,利用追赶法、快速傅里叶变换和Newmark技术数值求解接触副在自由振动下的衰减曲线。以刚体接近距离的变化作为判断接触副振动的标准,结合弹流润滑模型和有阻尼系统的自由振动模型,给出预测滚子-滚道弹流接触副动力学参数的方法,考察初始扰动量、润滑剂黏压系数、滚子长度和载荷对刚度和阻尼系数的影响。结果表明：小扰动下,初始扰动量大小对刚度和阻尼系数的影响可忽略不计;弹流润滑下的刚度小于干接触下的Hertz接触刚度;增加润滑剂黏压系数、滚子长径比和载荷,均可增大弹流接触副的刚度系数;阻尼系数随润滑剂黏压系数的增加而减小,随滚子长径比的增加而增加,随一定范围内载荷的增加而减小。     

用于飞轮微振动抑制的黏弹性-干摩擦阻尼环设计

工程界采用阻尼环抑制飞轮的发射段振动放大和在轨微振动,其抑振机理之一为动力吸振器。受飞轮工作环境的宽域温差影响,阻尼环中采用的黏弹性材料的阻尼和刚度性能将发生变化,破坏有阻尼动力吸振器工作的最优参数条件。针对该问题,进一步研究阻尼环各界面可能存在的干摩擦阻尼的影响机理。建立了黏弹性-干摩擦阻尼环-飞轮系统的多自由度集中参数模型,首先不考虑干摩擦阻尼,根据飞轮系统的有效模态质量确定了黏弹性阻尼环的最优参数;然后以该最优参数为初值,利用遗传算法得到了干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环的最优参数。对比分析了黏弹性阻尼环、干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环在最优参数及非最优参数下飞轮传递到基础的扰动力响应。结果表明,干摩擦阻尼能进一步拓宽黏弹性阻尼环的抑振频率范围,并提高其鲁棒性。     

Variable stiffness and damping magnetorheological isolator

This paper presents the development and characterization of a magnetorheological (MR) fluid-based variable stiffness and damping isolator. The prototype of the MR fluid isolator is fabricated, and its dynamic behavior is measured under various applied magnetic fields. The parameters of the model under various magnetic fields are identified, and the dynamic performance of the isolator is evaluated in simulation. Experimental results indicate that both the stiffness and damping capability of the developed MR isolator can be controlled by an external magnetic field.