起落架磁流变缓冲器磁路设计及有限元分析

飞机在着陆碰撞时,起落架缓冲器会吸收撞击能量的80%以上。为了提高起落架的着陆缓冲性能,提出了一种利用新型智能材料磁流变液替换传统液压油的磁流变缓冲器。利用Ansys软件分析磁场对磁流变缓冲器设计的影响。理论与数值计算结果表明,磁流变缓冲器设计磁路结构是正确有效的。     

基于APDL的磁流变阻尼器磁路结构的优化设计

磁路结构设计的优劣决定了磁流变(MR)阻尼器的性能品质。应用ANSYS的参数化编程语言(APDL)对MR阻尼器的磁路结构进行参数化建模。通过设置磁路结构各尺寸为设计变量、以模型中最大磁感应强度值为约束条件、以阻尼通道间的最大磁感应强度值为目标函数,进行优化分析。分析结果表明:优化后的磁路结构在阻尼通道处的磁感应强度提高了0.32倍,且分布更加均匀;优化后磁路结构的体积减小了7%,使磁路结构更加紧凑。说明APDL优化分析是一种设计磁路结构的切实高效的方法。     

基于磁路法的液压换向阀用磁流变阻尼器研究

以双线圈内绕型剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,根据其磁场自封闭性,采用磁路法建立磁路数学模型。通过关键结构参数进行定性分析,得到活塞台阶间隙处磁感应强度近似化的结构优化依据。利用Ansoft Maxwell有限元仿真软件进行验证,结果表明：对于双线圈甚至多级线圈的内绕型剪切阀式磁流变阻尼器,采用磁路法进行初期设计计算有效且精确。     

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。     

磁流变阻尼器设计中的基本问题分析

详细讨论了磁流变阻尼器的设计过程,对于在设计中的流体、结构选择等问题进行了探讨,对主要零件的结构参数和材料选择做了分析,通过Bingham模型计算分析,得到不同的结构尺寸对阻尼力和阻尼系数的增加存在很大差异,给出了设计尺寸的选择要求,并提出了设计中应遵循的基本原则和设计步骤。     

两种磁流变阻尼器的结构设计与性能分析

针对传统磁流变(MR)阻尼器阻尼通道利用率低的问题,提出了两种磁路结构的优化设计方案。运用ANSYS软件对这两种MR阻尼器的磁路结构进行二维电磁场有限元仿真,分析结果表明两种MR阻尼器磁路结构设计切实可行。采用Bingham模型对两种阻尼器输出力进行预估并得到不同工作状态下的力-速度曲线,结果表明:由于增加了阻尼通道的有效长度,两种改进的阻尼器比活塞尺寸相同的传统阻尼器的最大出力提高1倍以上。     

磁流变阻尼器力学模型改进与分析

由于磁流变阻尼器具有高度非线性及低速区滞回性的特点,经典力学模型无法有效描述磁流变阻尼器的力学特性。在非线性双黏性力学模型基础上,分别利用多项式、正弦函数建立了非线性双黏性改进力学模型,并对实验数据进行参数辨识,评估2种拟合方式的精度及优缺点。研究结果表明:2种拟合方法精度都可达0.99以上,但是基于多项式建立的力学模型参数较多,且阶数选择较为复杂,而采用正弦函数拟合可有效解决此类问题。对改进后的正弦函数-非线性双黏性力学模型利用MATLAB/Simulink进行仿真,与实验数据对比分析可知,该模型可以较好地描述磁流变的非线性及低速区的滞回特性,并且具有模型参数较少、形式简单、建模方法简便的特点。     

磁流变阻尼器响应时间分析研究

分析影响磁流变阻尼器响应时间的各种因素。提出采用多级线圈并联反串的磁路设计以及双向电流驱动等优化响应时间的方法。     

磁流变阻尼器可调Sigmoid力学模型仿真分析

采用磁流变阻尼器(MR damper)进行半主动控制分析时,建立较为精确的MR damper力学计算模型是关键因素之一.目前常用的MR damper力学计算模型有Bingham模型、Sigmoid模型、双Sigmoid模型与通用Sigmoid模型等,但这些力学计算模型均不能同时描述MRdamper的惯性效应、剪切稀化现象和蓄能器刚度影响等.基于此,提出了一个新的MRdamper力学计算模型——可调Sigmoid模型,并与现象模型试验结果进行对比研究.仿真计算结果表明:可调Sigmoid模型简单易理解,且能很好地描述MR damper的惯性效应和剪切稀化现象,在描述低速区和高速区的非线性滞回特性时,所运用的物理概念更为清晰,具有很强的可调通用性.     

磁流变液阻尼器用于铣削颤振控制的仿真分析

确立了磁流变液的工作模式和MRF减振器的力学模型,利用设计的磁流变减振器构建了磁流变液减振系统,研究了磁流变减振器在铣削颤振控制中的应用。理论分析表明:磁流变减振器的刚度及阻尼随外加磁场强度的增加而增大,主振系统的振幅随磁场强度的增加而减小。磁流变减振器的减振效果随着磁场强度的增加逐渐增大,但并不是场强越大效果越好,而是有一最佳值。只要场强选取适当,采用磁流变减振装置可以控制铣削颤振现象的产生。     

应用于某型飞机起落架的双通道磁流变减震器结构设计与磁路优化

针对某型飞机起落架减震要求,设计了一种双阻尼通道式磁流变减震器,双阻尼通道增大了磁流变液流经环形间隙时的黏滞阻尼力以及库仑力的调节范围,磁流变减震器的可控性更高。根据电磁场理论对磁路进行了初步设计计算,并采用ANSYS有限元分析软件对磁流变减震器结构参数进行了进一步优化。通过优化分析得到了最有利于发挥减震器性能的结构参数,减震器结构更加紧凑,磁场分布更加合理,磁场利用率比初始设计提高了1倍多。     

瓦形磁吸单元磁路设计及其力学特性研究

船舶喷漆与除锈等作业需求量大，爬壁机器人成为该领域研究热点。瓦形磁吸单元是机器人在垂直钢质立面附壁行走核心装置。为提高磁力和降低磁力对距离敏感性，对瓦形磁性单元采用Halbach阵列充磁的新型磁路设计，利用数值仿真与试验方法开展瓦形磁吸单元力学特性研究。结果表明：Halbach阵列磁路的磁质比是常规配对磁路的2.87倍，衰减率是其0.5倍；Halbach阵列瓦形磁吸单元优化了磁路，减弱了异性磁极间的磁场损耗，使得磁吸单元表面磁感应强度增强。     

环形折线阻尼通道磁流变阻尼器设计与分析

依据磁流变阻尼器的技术要求,对具有阻尼通道有效长度短、阻尼力小、行程有限等缺点的环形通道磁流变阻尼器进行改进,提出自行设计的环形折线阻尼通道磁流变阻尼器。对该新型磁流变阻尼器与环形通道磁流变阻尼器进行对比,并建立了该阻尼器的力学模型。然后从阻尼力角度出发,对该阻尼器的阻尼通道间隙h进行理论分析。最后应用MATLAB软件对该阻尼器和环形通道阻尼器建模,绘制电流和阻尼力之间的关系曲线,从比较结果可知新型磁流变阻尼器输出的阻尼力要超过环形通道磁流变阻尼器输出的阻尼力约为2倍以上。     

基于磁场及动态响应的磁流变阻尼器结构分析

根据阻尼力理论数学模型分析减振器结构设计,并基于有限元仿真建立磁路结构模型,深入剖析不同磁路结构对磁场分布特性的影响以及对动态响应的影响。结果表明：小的阻尼间隙有利于增加磁感应强度并减小响应时间,活塞有效长度的增加在减少响应时间的同时也减小磁感应强度,磁极形状对二者的影响都较小。综合考虑磁场分布及响应时间,给出活塞头合理结构参数区间,为磁流变减振器的结构设计与优化提供参考。     

旋转式室温磁制冷机永磁磁路的设计及优化

磁制冷的发展除了取决于磁工质的发展外,提供性能优良的外磁场磁路同样具有举足轻重的作用.本文在中空圆柱型磁场源(hollow cylindrical flux source)的基础上,设计出适用于旋转式室温磁制冷机的永磁磁路.在保证工作气隙一定磁感应强度的情况下,通过Ansys软件进行优化,设计出了一种工作气隙中心平均磁感应强度≥1.75 T的高场强永磁磁路.相对于未优化的磁路,工作气隙中心平均磁感应强度提高了20%,磁体质量降低了21%.     

垂直磁场圆孔型阻尼器的实验研究

根据磁流变液的流变特性,设计了一种垂直磁场圆孔型阻尼器,其外加磁场方向垂直于磁流变液的流动方向。对该阻尼器的阻尼特性进行了实验研究,测试了阻尼力与外加磁场、振幅、频率的关系,收到了良好的实验效果。如果不加磁场,又可以作为普通流体阻尼器使用。     

基于磁流变阻尼器的前起落架摆振半主动最优控制

采用线性二次型(LQR)最优控制策略对由磁流变(MR)阻尼器构成的前起落架减摆器进行半主动控制,考虑其对机轮摆动角度、摆动角速度和侧向位移的影响。采用Spencer模型来表征磁流变阻尼器的动力学特性;建立了前起落架摆振的数学模型。分析了减摆器在不同摆角和摆动角速度时的稳定范围。对前起落架系统的振动响应和控制性能进行比较分析。仿真结果表明:在飞机滑跑速度范围内,半主动线性二次型最优控制作用于磁流变阻尼器中能有效地抑制前起落架摆振。