磁流变阻尼器磁路设计及磁饱和有限元分析

针对磁流变阻尼器的典型磁路结构,阐述了磁流变阻尼器的磁路设计原理,并针对实例进行了设计计算,提出了避免设计中遇到的磁饱和现象的方法。利用ANSYS软件进行了有限元分析,表明了有限元方法在磁流变阻尼器磁路设计中的应用价值。     

汽车磁流变阻尼器磁路设计及相关问题研究

根据磁路设计基本原理,讨论了基于混合工作模式的汽车磁流变阻尼器的磁路特点,确定了磁路的结构参数和磁学参数,分析了磁路中存在的磁饱和现象及其影响因素.利用有限元软件ANSYS对本文设计的汽车磁流变阻尼器磁路饱和问题进行分析,得到了直观的磁感应强度分布图,比较研究表明本文分析结果与有限元分析的结果吻合.     

圆筒状超磁致伸缩致动器磁场研究与仿真

为设计圆筒状超磁致伸缩致动器(GMA),采用基于磁路的方法对圆筒状超磁致伸缩材料(GMM)内的磁场强度进行计算,基于Maxwell软件建立了圆筒状GMA的3D模型并对磁路结构中各部件尺寸及GMA筒内构件的磁导率对磁场的影响进行了仿真研究。结果表明:在闭合的磁路结构中,对于给定的线圈匝数和激励电流,GMM筒中磁场强度大小受GMM筒轴向长度影响较大且为负相关。磁场均匀性方面,影响较大的是穿过圆筒状GMA构件的磁导率和导磁环轴向长度,二者均与磁场不均匀度正相关。     

双线圈式磁流变阻尼器优化设计及减振特性试验研究

采用整体磁通路径规划与部件设计相结合的设计方法，得出一种基于挤压工作模式的双线圈磁流变阻尼器。阻尼器在设计形成闭合磁回路基础上，综合考虑磁场性质、磁路性质、阻尼器结构特征以及三者之间的相互作用和对磁回路的反馈作用，得出初始结构参数；采用模拟退火算法对关键参数进行多目标优化，使阻尼器综合性能达到最优，总结得出磁流变阻尼器的设计方法。通过多维度磁场测量实验台对油膜工作面处磁场进行测量，验证了不同激励电流下双线圈磁流变阻尼器的测量值与仿真值吻合性良好。最后，将优化后的双线圈磁流变阻尼器引入到转子系统中，搭建了磁流变阻尼器支承下转子实验台，进行磁流变阻尼器支承下转子系统不平衡响应试验，发现适合的电流作用下，磁流变阻尼器可为转子系统提供有效的阻尼，大幅抑制转子系统在临界转速附近的振动幅值；在过大的电流作用下，磁流变阻尼器的刚度效应起主要作用，其会限制磁流变阻尼器间隙中的油膜挤压作用，进而削弱磁流变阻尼器的阻尼效应。该研究为磁流变阻尼器的设计提供了一定的指导，并具有潜在的应用价值。     

多环形槽结构磁流变阻尼器的实验建模

对自行设计的、多环形槽结构磁流变阻尼器进行了理论分析与实验建模.该阻尼器的主要特点是在阻尼活塞周向表面上开有若干个矩形齿状环形槽,并且通过磁路设计,使流经阻尼通道处的磁流变液流动方向与其作用的磁力线方向垂直,用以增大阻尼力和阻尼力变化范围.然后从磁流变液的流变特性、电磁学的角度出发,利用修正了的非牛顿流体宾汉模型、结合实验数据,建立了该阻尼器的力学模型.利用该模型绘制和分析了外加磁场(通过施加电流实现)和阻尼力之间关系曲线,与实验结果较好吻合,从而证明了模型的正确性,为磁流变液阻尼器设计和性能预测提供了参考.     

基于微驱动材料的智能摩擦阻尼器试验研究

摩擦阻尼器结构简单、安装容易、性能稳定,具有广泛的应用领域.传统摩擦阻尼器,因阻尼力不具备调节能力,而只能对结构的振动产生有限的控制效果.压电材料和磁致伸缩材料分别具有在电场或磁场激励作用下的快速变形能力,是两类重要的智能材料.利用以上两类智能材料制成的驱动器,调节摩擦阻尼器摩擦面的正压力,进而达到调节摩擦力的目的,是实现摩擦阻尼器智能化的重要途径.利用三个形状基本相同,材质分别为Terfenol-D金属、树脂基磁致伸缩复合材料以及压电陶瓷制成的驱动器,与同一参数的摩擦阻尼器复合,制成了三个阻尼力可调的智能摩擦阻尼器,并完成了它们的阻尼力及响应时间测试.结果表明,利用Terfenol-D驱动器复合的阻尼器(GMM摩擦阻尼器)具有最大的绝对出力和可调范围,利用树脂基磁致伸缩驱动器复合的阻尼器(GMPC摩擦阻尼器)次之,利用压电陶瓷驱动器复合的阻尼器(PZT摩擦阻尼器)最弱.GMM阻尼器和PZT阻尼器的响应时间分别在60 ms-80 ms以及30 ms左右.     

自旋旋转在La(Fe,Al)13超磁致伸缩中的关键作用

磁致伸缩可作为电磁能和机械能之间的高效转换途径,是基础研究以及技术应用等方面重要的材料性能.然而,在其微观成因的理解方面仍然存在挑战,这对磁致伸缩材料的发展非常重要.本文利用原位磁场和温度场下的粉末中子衍射技术首次揭示了自旋旋转对La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩的关键作用. La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩性能是由磁场驱动的倾斜结构磁矩旋转引起的,其中铁磁成分的急剧增加促使晶格内部二十面体伸长,进而产生巨大的磁致伸缩.此外,本文揭示了La(Fe,Al)₁₃精确的倾斜磁结构特征.本研究提供了一种通过磁场诱导自旋旋转途径探索新型磁致伸缩功能材料的策略.     

超磁致伸缩薄膜难磁化轴方向动态特性研究

磁场驱动频率高是限制超磁致伸缩薄膜器件推广应用的关键因素之一,研究如何降低超磁致伸缩薄膜器件的磁场驱动频率对超磁致伸缩薄膜器件的推广应用将具有重要意义。在深入分析超磁致伸缩薄膜存在各向异性根本原因的基础上,结合薄膜磁致伸缩过程中磁畴的运动机理,提出只要能够克服超磁致伸缩薄膜中存在的退磁场,低磁场驱动频率下就可在难磁化轴方向获得更为优良动态特性的新思路。通过建立超磁致伸缩薄膜难磁化轴实验系统进行实验研究,结果表明通过施加合适的偏置磁场克服退磁场,可以使薄膜在难磁化轴方向产生响应优良的超谐共振,为低频驱动GMF器件的研制提供了一种新的思路。     

伺服阀用超磁致伸缩致动器结构设计及输出位移建模

针对传统永磁偏置式超磁致伸缩致动器轴向偏置磁场均匀性较差的问题,设计了一种具有分布式永磁体偏置结构的阀用超磁致伸缩致动器;采用控制变量的方法,在限定超磁致伸缩致动器结构尺寸的条件下,通过改变超磁致伸缩棒的段数,对致动器偏置磁场进行仿真分析,并确定了最佳分布结构;基于磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型及振动理论知识建立了阀用超磁致伸缩致动器的输出位移模型,并通过Matlab中lsim函数对致动器的阶跃响应及谐波响应进行了数值求解;为验证结构设计的合理性和模型的准确性,搭建了该致动器的试验系统,并进行了阶跃响应及谐波响应试验;结果表明:所设计的阀用超磁致伸缩致动器阶跃响应时间可达2.37 ms,在20 Hz到200 Hz的驱动频率范围内,试验结果与模型计算结果基本吻合,证明了模型的准确性。     

超磁致伸缩薄膜研究进展

综述了近几年国内外超磁致伸缩单层膜、多层膜的研究进展;介绍了超磁致伸缩薄膜的制备方法与性能表征;论述了TbDyFe单层薄膜的磁致伸缩和磁学性能以及其成分、应力、热处理、衬底温度等性能的影响因素;详述了超磁致伸缩多层膜组成和结构类型;讨论了热处理、磁场诱导和单层膜厚对多层膜在低场下磁致伸缩和磁学性能的影响,评述和展望了超磁致伸缩薄膜的国内外研发应用现状和发展趋势.     

一种剪切式磁流变车削减振器的设计与减振试验

将智能材料——磁流变液应用于外圆车削振动控制的研究中。针对普通CA6140车床的结构,通过结构设计、磁路设计研制了一种剪切模式的磁流变车削减振器。建立了基于磁流变减振器的车削系统动力学模型,并通过仿真验证了减振效果。利用有限元法对减振器的磁路进行了优化,优化后磁路面积相对初始设计减小24%,使减振器结构更紧凑,且磁场在非磁流变区域的损耗减小,从而提高了减振器的工作效率。建立外圆车削减振试验系统来对磁流变减振器的减振效果进行试验研究,结果表明减振器可以对车削振动进行有效地控制。     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

内旁通式磁流变阻尼器及其准静态流动分析

基于磁流变阻尼器的3种工作模式,本文提出内旁通式磁流变阻尼器工作模式,并对其进行了准静态流动分析.内旁通式磁流变阻尼器由内、外两通道组成,其中内通道受外加磁场的控制,而外通道则处于常通状态.内旁通式阻尼器有助于克服活塞换向时产生的运动空程现象,并简化磁流变阻尼器的设计.     

The effect of elastic stresses on super-high-frequency magnetic impedance of amorphous magnetic microwires

It has been demonstrated experimentally that, in magnetic microwires with a negative sign of the magnetostrictive constant, imposing an axial stress results in an increase of the effective field of circular anisotropy. Torsion stresses form a helical magnetic structure that yields hysteresis and irreversible jumps on giant magnetic impedance curves. The field at which the stability of a magnetic system deteriorates depends on the values of axial and torsion stresses.     

基于Herschel-Bulkley模型的火炮磁流变后坐阻尼器设计与分析

针对枪炮冲击型MR阻尼器的特点，以某单管25mm火炮为研究对象，基于Herschel-Bulkley本构模型，建立了该25mm火炮磁流变后坐阻尼器的轴对称一维层流模型。同时运用ANSYS软件，建立了该阻尼器MR阀的电磁有限元模型，求得了环状流口间MR流体的磁通密度。将MR流体流动模型和MR阀有限元结果相结合，求得了不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。建立了火炮后坐运动方程，评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响。     

Resonant Magnetoelectric Effect with Strongly Nonlinear Magneto-Elastic Coupling in Magnetoelectric Laminate Composites

Considering the complex strongly nonlinear coupling characteristic of the magnetostrictive strain and magnetization under the excitation of the bias magnetic field and the pre-stress in the giant magnetostrictive material, this paper adopts the nonlinear magnetostrictive constitutive model and the equivalent circuit method to establish a strongly nonlinear resonant magnetoelectric (ME) effect theoretical model for the ME laminate composites compounding by the giant magnetostrictive material and the piezoelectric material. For the L-T mode magnetostrictive/piezoelectric/magnetostrictive (MPM) ME laminate, the predicted results coincide well with the experiment results of the resonant frequency and the resonant ME field coefficient varying with the external magnetic field when the pre-stress degenerates to zero in our model. The agreement indicates the proposed theoretical model validity. On the basis, we use the theoretical model to forecast the varying characteristic of the resonant ME field coefficient and the resonant frequency effect under the influence of the different bias magnetic field and the pre-stress in ME laminate composites. And we also predict that the resonant ME coefficient and the resonant frequency appear "reversal" with the pre-stress increasing. After that, the influence of the different volume ratio on the ME effect and resonant frequency is analyzed. Particularly, a resonant frequency value not influenced by the volume ratio with increasing bias magnetic or pre-stress occurs. This research can provide theory basis for improving the resonant ME conversion performance and for controlling the resonant frequency under the excitation of the bias conditions (i.e. the bias magnetic field and the pre-stress) for the ME devices (i.e. sensor, transducer, microwave device and so on).     

磁流变阻尼器带质量元素的温度唯象模型

磁流变阻尼器是应用于建筑结构中的新型减震控制装置,其性能受外加磁场和温度等因素的影响。目前国内外关于磁流变阻尼器的性能试验和计算模型方面的研究已有不少,但现有的计算模型却不能同时体现磁流变阻尼器的静摩擦现象、惯性效应和振动过程中温升效应。基于流体能量守恒原理推导并提出磁流变阻尼器带质量元素的温度唯象模型,通过实例分析可以得出:该模型不仅可以体现温度对磁流变阻尼器力学性能的影响,而且可以体现磁流变阻尼器的力—位移和力—速度非线性关系,能很好地模拟磁流变阻尼器的静摩擦现象、惯性效应和低速区时的力衰减性能。     

Magnetic force control with composite of giant magnetostrictive and piezoelectric materials

We propose a new magnetic force control device, composed of a giant magnetostrictive material (Terfenol-D) and a piezoelectric material (PZT), for coilless magnetic force control. The device uses the inverse magnetostrictive effect, whereby the variation of magnetization of a Terfenol-D rod controlled by PZT is converted to the variation of magnetic force by a magnetic circuit. Because PZT is electrically capacitive, the method has the advantage of low power consumption and low heat generation in static operation. We have fabricated several devices with different geometrical shapes of the rods and magnetic yokes, and we describe their characteristics such as power consumption, heat generation, and response. We discuss a magnetic circuit design strategy that uses the /spl Delta/E effect in magnetostrictive materials to increase the energy conversion efficiency.     

一种磁流变阻尼器振动自传感技术

研究了一种基于谐波磁场磁链测量原理的磁流变(magnetorheological, MR)阻尼器的振动自传感技术,实现了相对位移传感器与磁流变阻尼器的结构复用与功能集成,建立了基于快速控制原型技术的磁电式自传感磁流变阻尼器的原型.实验测试结果表明集成于自传感磁流变阻尼器的磁电式相对位移自传感器基本达到通用LVDT的传感性能.