剪切阀式磁流变阻尼器实用设计方法研究

建立了一种基于经验的剪切阀式磁流变(MR:magnetorheological)阻尼器简化设计方法,在阻尼器磁路设计中先参考已有设计预设阻尼通道长度和修正系数,并将结构设计的基本方程与各磁场通道同时饱和原则相结合确定阻尼器结构的基本参数。分析了MR阻尼器各主要性能指标和设计参数间的关系,提出一种针对剪切阀式MR阻尼器的体积最优的3变量优化模型,并对设计的阻尼器进行了数值模拟和试验研究。结果表明,此简化设计方法简便、有效,可作为剪切阀式磁流变阻尼器工程设计的一种实用方法。     

双筒单出杆式磁流变阻尼器力学特性研究

介绍了一种基于流动模式的双筒单出杆式磁流变阻尼器结构和工作原理,推导了其阻尼力公式。对基于上述结构的MRF阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等力学特性进行了试验研究。结果表明流动模式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,其耗能减振能力优于传统的被动阻尼器。气囊导致压缩行程终点阻尼力放大,并可以在一定程度上消除复原行程的空程现象。而阻尼器的结构尺寸和所选用的磁流变液一旦确定,其可调倍数只依赖于最优的磁路设计。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为改进研制装甲车辆磁流变减振器奠定了基础。     

螺杆挤压-旋转式磁流变阻尼器力学特性研究

传统的磁流变阻尼器所产生的阻尼力通常与驱动速度相关,呈现出黏性阻尼特征。为获得具有库伦阻尼特征的磁流变阻尼器,提出一种具有大尺寸的螺杆挤压的旋转式磁流变阻尼器（screw-rotary magneto-rheological damper,简称SR-MRD）并对其进行力学特性研究。首先,通过分析SR-MRD的结构原理,并基于平板模型来建立各个流体通道的速度分布;其次,基于Herschel-Bulkley模型建立SR-MRD流体力学模型,计算SR-MRD内部压力差以及扭转剪切力;然后,根据SR-MRD流体力学模型计算阻尼力矩,并分析各项关键参数对阻尼力矩的影响;最后,通过加工制作原理样机完成振动试验,验证力学模型的有效性以及阻尼器的实际输出阻尼力矩性能。研究结果表明：SR-MRD试验阻尼力矩与理论计算值基本符合;与传统的旋转式阻尼器相比,不仅能够产生较大的阻尼力矩,而且还具备明显的库伦阻尼特征。     

磁流变阻尼器Bingham力学模型改进及参数辨识

磁流变阻尼器不仅具有阻尼快速响应、良好的温度稳定性、内部结构简单等优势,而且可以通过调节控制电流使阻尼器的出力值连续变化,实现阻尼力可控。由于磁流变阻尼器阻尼特性与内部磁流变液的磁流变效应有关,具体表现非常复杂,现有力学模型目精度不足,无法精确描述磁流变阻尼器的阻尼特性。在磁流变阻尼器力学性能测试基础上,应用分段拟合函数方法同时结合反正切函数模型改进模型,并辨识改进后力学模型中各参数。将改进后的Bingham模型与实际测试出力值进行对比,结果表明改进后的Bingham模型能够很好地解决Bingham力学模型在非线性滞回阶段出力值曲线与实际测试数据不符的问题,改进后模型总体出力值曲线与阻尼器实际出力值基本相同,模型精度大幅提升。此种改进方法为磁流变阻尼器建立高精度力学模型提供参考。     

磁流变阻尼器动力学模型的研究现状

概述了磁流变缓冲器动力学模型的研究状况,详细描述了各个动力学模型,并对各种模型进行对比分析,提出了进一步要解决的问题.认为建立具有普适性的动力学模型,是磁流变阻尼器取得良好控制效果的关键.     

磁流变阻尼器的研究及应用现状

简要介绍磁流变效应的机理及磁流变液的特性,阐述磁流变器件的工作原理,归纳目前磁流变技术在国内外的研究状况及工程中的应用,提出磁流变阻尼技术发展道路上亟待解决的问题。     

磁流变阻尼器的动态性能试验研究

介绍磁流变阻尼器的工作原理和结构,并对其进行了动态性能试验研究。试验结果表明磁流变阻尼器是一种优秀的阻尼系数可调的半主动减振装置,可以提供一定范围稳定可调的阻尼力;基于试验数据探讨了磁流变阻尼器的力学模型,在反映磁流变液剪切稀化(稠化)特性的Herschel—Bulkley模型的基础上得出修正的双粘性滞回本构模型。     

磁流变智能阻尼器的工作原理及设计

介绍了磁流变智能阻尼器的结构和工作原理,重点从线圈缠绕方式、结构参数和磁路设计等方面对磁流变阻尼器设计中应注意的一系列关键性技术问题作了详细归纳,并对已设计出的阻尼器进行了实验,分析了磁流变阻尼器的性能,进一步验证了设计方法的有效性和正确性.     

不同组分配比对剪切增稠抛光流体流变性能的影响

为研究分散相质量分数、磨粒质量分数、磨粒粒径和分散介质种类对分散体系剪切增稠特性的影响,通过四因素三水平正交试验探究了不同组分含量下分散体系的流变性能,并通过极差分析得出各组分对剪切增稠特性的影响规律,最后进行抛光试验验证。结果表明,各组分对剪切增稠特性的影响由大到小依次为分散相质量分数、分散介质种类、磨粒粒径、磨粒质量分数。对于优选的组分配比,分散相质量分数30%、磨粒质量分数23%、磨粒粒径40nm、分散介质WSP200与WSP400复配,其峰值粘度达到临界点粘度的2.49倍。在抛光试验中,抛光液用量为5ml/min,硅片表面粗糙度R_a由68nm降至11nm,表明其能以较低的损耗实现硅片的精密抛光。     

新型磁流变阻尼器设计与仿真模型的建立

分析了车辆减震用磁流变阻尼器的设计应满足的要求,针对现有磁流变阻尼器存在的问题和车辆工况需求,通过结构设计和优化,提出了一种单向流动式磁流变阻尼器的设计方案,并对原理进行了说明。建立了减震系统模型和磁流变阻尼器模型,并进行了仿真,结果表明新型磁流变阻尼器满足车辆减振用磁流变阻尼器的设计要求。     

剪切增稠抛光磨料液的制备及其抛光特性

为了实现对工件的剪切增稠抛光(STP),采用机械混合与超声波分散法制备了一种Al2O3基STP磨料液,并研究了它们的抛光特性。利用应力控制流变仪考察其流变性能,通过扫描电镜和光学轮廓仪研究了单晶硅加工后表面显微组织的变化,并测量其表面粗糙度。结果表明:STP磨料液具有剪切变稀和可逆的剪切增稠特性,达到临界剪切速率后,会形成Al2O3"粒子簇";当剪切速率增大至1000s-1,储能模量,耗能模量和耗散因子都增至最大值,此时主要表现为类似固体的弹性行为,有利于形成类似"柔性固着磨具"。在STP加工单晶硅过程中,采用塑性去除的材料去除方式。随着抛光时间的延长,硅片去除速率先增大后减小;表面粗糙度不断减小并趋于稳定。实验显示,磨粒浓度不宜过高,否则会因剪切增稠效应造成黏度过大,导致流动性差而影响抛光质量。当Al2O3质量分数为23%时,抛光25min后,硅片表面粗糙度Ra由422.62nm降至2.46nm,去除速率达0.88μm/min,表明其能实现单晶硅片的高效精密抛光。     

磁流变阻尼器Dahl模型的参数化建模

磁流变阻尼器由于自身独特的优点,在工程上受到了广泛的关注。为了描述磁流变阻尼器的非线性和迟滞性,首先在现有的实验设备上进行了阻尼器的标定试验搜集数据,其次,在Simulink环境下建立了磁流变阻尼器的Dahl模型,对模型中的参数进行了辨识,最终进行了仿真对比。     

磁流变阻尼器的分数阶Bingham模型研究

为解决磁流变阻尼器的Bingham模型在拟合阻尼力-位移关系时"具有较高精度,但是无法准确描述阻尼力-速度的滞后"的问题,基于传统Bingham模型进行了改进,应用分数阶微分形式的Bingham模型,更加准确地拟合了速度-阻尼力的滞回特性。在改进的模型中以分数阶导数代替了传统模型中位移的一阶导数,既能够描述磁流变液屈服后的粘性剪切流动,又包含磁流变液体在低剪切速率下未屈服时的弹性变形。对一种磁流变阻尼器进行了实验,比较传统Bingham模型和改进分数阶模型阻尼力-位移和阻尼力-速度拟合的精度,分析分数阶微分项阶数与控制电流及阻尼力-速度滞后特性的关系。实验结果表明,分数阶微分形式的Bingham模型拟合磁流变阻尼器力-位移和力-速度关系,其精度均较传统Bingham模型有明显提高。     

新型阻尼器的力学建模与试验

针对舰艇管路系统抗冲击的特殊要求,设计一种容量大、能量吸收率高的新型阻尼器,根据新型阻尼器结构的几何特征用数学的方法推导其力学模型,并由跌落试验进行验证。该力学模型中的参数由数值模拟阻尼力假定为常数的新型阻尼器和跌落台构成的单自由度系统确定,通过对新型阻尼器的跌落试验选用三个不同冲击速度时的阻尼力－速度曲线对模型参数已知的力学模型进行验证。将试验测得地阻尼力－速度曲线与该力学模型理论预测地阻尼力－速度曲线比较发现,二者吻合得很好,从而验证了该力学模型的可靠性。     

车辆悬架系统用磁流变阻尼器的研究

磁流变液是一种新型智能材料,由其制成的阻尼器具有可控的特性,但对3种模式的MR阻尼器的分析可知,剪切模式的MR阻尼器的阻尼力在相同条件下最小,阻尼效果最差,在工程上使用价值不大。流动模式和混合模式的MR阻尼器的阻尼力比较接近,阻尼效果较好,但混合模式结构简单、紧凑,在工程上的推广价值更高。所以,该文提出、论证基于这种混合模式的磁流变阻尼器的理论模型,从而为它在工程车辆中的应用,实现对振动的半主动、实时控制提供理论依据。     

基于Eyring本构模型的磁流变液阻尼器设计原理与试验研究

根据试验得出的Bingham塑性流体模型的模型参数, 建立了磁流变液切应力的误差函数,利用多参数优化理论和数据拟合方法对Eyring本构模型的参数进行辨识。建立了基于Eyring模型的环状混合准稳态流动方程,得出了磁流变液在环形通道中流动的速度分布函数。在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对混合工作模式的汽车磁流变液阻尼器产生的阻尼力进行理论预测研究。按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变液阻尼器,并对此进行了试验测试,试验结果表明：应用所提出的理论分析方法预测磁流变液阻尼器的特性是可行的。     

旋转式磁流变阻尼器优化设计与力学性能试验

基于磁流变液的Bingham模型,提出一种应用有限元法对旋转式磁流变阻尼器进行优化设计的方法,通过对阻尼器的结构参数进行优化设计,可以充分发挥材料磁性能,从而获得阻尼器的最优电气参数。研制磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行试验研究,得到了阻尼器的力矩—转速、屈服力矩—电流等力学特性。考虑温度对磁流变阻尼器性能的影响,得到不同温度、不同转速下阻尼器的屈服力矩特性,对磁流变液剪切变稀现象及温度对磁流变阻尼器性能的影响进行分析。     

差动自感式磁流变阻尼器感应特性研究

针对目前铁道机车车辆所用的磁流变阻尼器与传感器分离容易造成安装空间大、维护成本高的不足,该文设计了一种新型差动自感式磁流变阻尼器(Differential Self-induced Magnetorheological Damper, DSMRD),详细介绍了DSMRD的工作原理及其差动自感应原理。采用Maxwell电磁场有限元分析软件对DSMRD工作磁场和自感应磁场进行了仿真分析,获得了阻尼器工作磁场和自感应磁场分布数据,同时依据该数据建立了DSMRD的模型评价方法。相关结果表明所设计的DSMRD能够提供磁化磁流变液所需的磁场强度,使之产生期望的可控阻尼力;同时也能产生反映相对位移的感应电动势,从理论上实现了磁流变阻尼器和传感器结构集成和功能复用的目的。     

多环槽式磁流变阻尼器建模与特性分析

对自行设计的多环槽式磁流变阻尼器进行了理论分析和实验建模,应用Bingham模型,结合实验数据,建立了磁流变阻尼器的动力学模型;分析模型预测值与实验结果,两者吻合良好,从而证明力学模型的正确性,为磁流变阻尼器设计提供了参考依据。     

应用磁流变阻尼器的车辆半主动座椅悬架系统性能研究

为寻求车辆半主动座椅悬架控制策略使其达到较好的减振效果,对应用磁流变液阻尼器的汽车座椅悬架进行了建模研究.利用BP神经网络的自适应学习功能,通过采集偏差信号对传统PID控制策略的控制参数进行实时在线整合,使得座椅悬架具有更强的适应性和更好的减振效果.在MATLAB/Simulink工具箱建立了人-座椅-车七自由度的系统仿真模型,对比PID控制策略以及被动模型,验证了该控制方法的可行性与有效性,能够减小驾驶员在车辆行驶过程中,由路面经座椅悬架传递至驾驶员头部的振动的幅值和加速度.