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。     

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。     

基于电流变效应的深孔切削颤振防治研究

在电流变液的电流变效应基础上,改进了剪切模式下的深孔电流变液减振器,对减振器阻尼力公式及影响因素进行了分析,推导出了切削系统动力学模型。由MATLAB软件仿真结果表明:切削系统的阻尼率变化可以通过对电流变液电场强度的改变而快速实现,从而达到抑制切削颤振的目的。     

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。     

电流变液在飞机起落架减振器中的应用研究

将电流变液作为一种可控阻尼介质应用于起落减振器,实现对减振器的主动阻尼控制,减缓飞机降落时的高速冲击。采用理想的飞机减振器模型,建立动力学阻尼控制的数学方程,通过数值计算获得阻尼参数的控制规律以及电流变液电场强度的变化规律,得到了满意的减振器冲击能量减振效果。     

电流变液减振器在抑制深孔切削颤振上的研究

设计了一套基于剪切模式的电流变液减振器,并应用于抑制深孔机床切削振动和颤振。分析了减振器阻尼力公式及影响因素,得到简化的切削系统动力学模型。最后通过计算机仿真表明通过控制电流变液减振器的电场强度可以很方便地调节系统的阻尼率,能有效地抑制切削颤振的发生。     

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％。     

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。     

电流变液减振器技术的研究现状及发展方向

电流变液减振器以其响应速度快、易实现计算机控制、减振降噪能力强等特点,其技术发展与理论研究愈来愈受到人们的广泛关注.文中从流体阻尼技术角度出发,概述了各种电流变液减振器技术的国内外研究现状;从电流变减振器的结构设计和控制系统两方面对电流变减振器技术近几十年的发展状况进行了综述;探讨了国内外电流变减振器的结构设计和控制系统设计需注意的问题,指出了电流变减振器是机电和汽车等行业减振器的发展方向.     

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.     

内置被动阻尼器减振铣刀的实验测试

提出一种长径比接近8的内置被动阻尼器减振铣刀结构。开展阻尼器模态测试,确定最优结构设计方案。对内置被动阻尼器减振铣刀进行周向模态测试,研究减振铣刀在不同方位的动力学特性。选取铝合金和钛合金工件材料,开展多组切削参数组合下的切削实验测试。在铝合金切削时,减振铣刀的加工噪声、切削力和表面粗糙度比无阻尼铣刀平均下降了52.1%,49.5%和73.4%;在钛合金全槽铣削时,能够在无阻尼铣刀出现明显颤振的切削条件下实现平稳切削。     

电流变液减振器在抑制深孔切削颤振上的研究

针对深孔机床切削中的颤振问题,设计了一套基于流动模式的电流变液减振器,分析了电流变液减振器的阻尼力并得出其表达式;又通过对切削颤振产生原因的分析,推导出瞬时动态钻削力的表达式;并在研究了深孔机床切削过程的基础上,建立了切削系统动力学模型,得出安装电流变液减振器后的动力学方程。在给定动力学方程中的参数值后,通过计算机仿真,对比安装和未安装电流变液减振器后的振动时域图,时域图表明电流变液减振器能有效地抑制深孔机床的切削颤振。     

AFFECTION OF ER FLUID ON STIFFNESS OF VIBRATION SYSTEM

On the application of an electric field, the mechanical properties of ER(Electro-rheological) fluid are very complex. The damping force of ER fluid is linear without electric field and is nonlinear when an electric field is applied. By increasing the strength of the electric field, the behavior of ER fluid changes from linear viscous to nonlinear viscoelastic-plastic. External electric fluid changes natural behavior of system with ER fluid besides the mechanical properties of ER fluid. The affect of ER fluid on the stiffness of nonlinear vibration system with ER dampers is analyzed by iterative perturbation method. The results show that the stiffness of structure would be increased with growing of the strength of the electric field.     

电流变材料在结构振动控制中的非线性特性及理论模型

半主动振动控制结合了主动和被动控制的优点,得到了广泛的应用。一种采用电流变材料在线实时改变支撑条件的镗杆被设计用来对切削颤振实现半主动控制。通过试验发现当电流变材料处于屈服前后临界状态时,其在系统中相当于一参数可控的干摩擦阻尼器,致使镗杆的动态特性表现出明显的非线性。根据试验结果对含有电流变材料的镗杆建立了数学模型,从理论上对电流变材料在结构振动中处于屈服前后临界状态的条件和动态特性进行了分析。     

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％。     

电流变阻尼器的频率自适应减振控制

在分析了影响电流变阻尼器的粘性阻尼和屈服阻尼的诸多因素后，提出利用多层电极结构来扩大阻尼器的可控范围。研制了一套可测试电流变阻尼器阻尼系数、响应时间和耗散功率的静特性测试系统。为了充分利用阻尼器的可控范围，对阻尼器与减振系统的匹配设计进行了研究。针对电流变阻尼器的阻尼力具有非线性的特点，提出了以平均阻尼匹配减振系统最佳被动阻尼的设计准则。最后利用电流变阻尼器对双层隔振系统，以正弦扫频信号作为激励，通过在线主导频率的识别，进行了自适应阻尼减振控制试验，结果表明共振频率和高频的振幅减振效果均达到３０％以上。     

斜拉索振动被动控制中电/磁流变阻尼器的最优阻尼器能量输入

研究了电／磁流变（ER／MR）阻尼器在恶劣条件下作为被动阻尼器使用时斜拉索的振动问题。对斜拉索和阻尼器的振动特性进行研究，采用Halmiton原理和模型识别技术建立斜拉索-阻尼器的非线性数学模型；采用随机噪声作为激励，通过不断调整阻尼器的能量输入，进行斜拉索-ER／MR阻尼器系统的振动被动控制试验。试验结果表明，存在一个最优的阻尼器能量输入，在该输入下能够有效地抑制斜拉索振动。根据所建立的非线性动力计算模型得到的计算结果与振动控制试验结果吻合良好。考虑到系统的非线性，研究了荷载大小和阻尼器安装位置对最优阻尼器能量输入的影响。研究结果为在恶劣条件下利用ER／MR阻尼器进行斜拉索振动被动控制时的阻尼器设计提供了依据。     

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。