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。     

防振镗杆

项目简介 :该防振镗杆是适用于数控车床或普通车床对细长盲孔零件加工最为理想的刀具。这种刀具的最大特点就是在细长刀杆内部装有动力减振器 ,而且减振器的刚度和阻尼值可以调整 ,以适用于不同激振频率和振型的切削状态。由于带有动力减振器 ,所以这种刀具可以更有效地防止切削颤振 ,在大悬伸、大切削深度、大走刀量和较高切削速度下 ,刀具只有微小的振动和无振动。在较小切削用量的切削条件下 ,基本上无振动 ,保证了细长盲孔零件的孔表面加工质量能达到很高的标准。性能指标 :( 1 )镗杆的长、径比可达 1 3∶1( 2 )镗杆的固有频率可在 1 50…     

深孔加工镗杆的结构模态对切削颤振的影响

本文通过对普通镗杆和减振镗杆的动态特性及结构模态的研究,分析了镗杆对深孔加工中产生的切削振动的影响。     

基于电流变材料的切削颤振在线监控技术研究

提出可以利用电流变材料的电控流变特性,通过在线调控切削系统动态特性以提高切削稳定性。并针对镗削系统,开发出一套可根据实时采集的切削振动信号自适应地快速调整系统动态特性以避免颤振发生的颤振智能监控系统。     

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。     

振动钻削过程中液压颤振器的振动特性分析

提出一种液压颤振器,该颤振器可用于振动切削的激振装置,它主要有高频激振阀和单作用颤振缸组成,该颤振器可输出500 Hz的受控振动。采用ANSYS Workbench对颤振器的关键部件弹性端盖进行静态和模态仿真。实验测量了钻孔和不钻孔情况下该颤振器的压力特性、加速度特性和位移特性,并对数据对比分析,结果表明,工件的振动频率能跟随激振阀的激振频率,能量集中在激振频率;该液压颤振器与不钻孔时的振动特性均未发生太大变化,说明该液压颤振器的稳定性是极好的;谐振频率300 Hz,谐振时振幅明显增加。     

高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析

立柱静动态特性对机床整机的性能有很大影响,基于有限元设计高速龙门加工中心立柱结构,为保证机床的动态特性,在ANSYS Workbench软件中建立立柱的有限元模型,并分析立柱两种工况的受力,然后对其进行静力学、模态和谐响应性能分析。仿真结果表明:两种工况下立柱的静态刚度和强度、振动特性均能满足设计指标;谐响应分析找出了立柱在激振频率作用下的共振频率。验证了立柱结构设计的合理性,并为有效避开共振频率,实现高速龙门镗铣床的高速度、高精密切削加工提供了理论依据。     

消振镗杆

在车床上镗削长径比较大的孔吋,常会产生振型耦合的自激振动,致使被加工孔较粗糙。而多次镗削的振纹再生效应,又会振崩刀刃。根据切削状态的理论分析(见镗削状态图1),其振动方向产生于切削法线与主切削力的夹角平分线M—M上。为了消除车床镗孔这一振动,我们设计了一种削扁镗杆(见图2)。     

专利

一种机床切削颤振在线智能控制方法及其系统。用于精密柔性制造加工领域。系统包括利用电流变材料设计一种动态特性可以在线快速调整的智能型镗杆,向电流变材料施加高压电场的电斥变换器、计算机、电荷放大器及输入加速度信号的加速度传感器,加工系统动态特性在线调整主要依靠含有电流变材料的机械结构进新行。控制方法包括系统初始化、颤振识别和颤振控制三部分。该方法中采用CDM方法在线     

Complex moduli of electrorheological material under oscillatory shear

The electrorheological (ER) material embedded in the sandwich structure is subjected to oscillating shear as the structure is in vibration. According to this shear deformation mechanism, a testing apparatus with ER material filled in a fixture consisting of parallel plates is built in this study. With the controlled relative displacement between the parallel plates, the complex moduli, loss factor, and the dissipated energy of the ER material under oscillating shear are measured. The effects of the electric field strength, strain amplitude, and frequency on these dynamic properties are investigated. It is found that the constitutive model proposed in the previous work accurately describes the characteristics of the ER material under this loading condition.     

Parameter optimization of time-varying stiffness method for chatter suppression based on magnetorheological fluid-controlled boring bar

An innovative chatter suppression method based on a magnetorheological (MR) fluid-controlled boring bar for chatter suppression is developed. The MR fluid, which can change stiffness consecutively by varying the strength of the applied magnetic field, was applied to adjust the stiffness of the boring bar and suppress chatter. The cutting dynamic stability under different natural frequencies of the structure was analyzed by an energy method, which shows that cutting dynamic stability depends on both the natural frequency of the structure and the spindle speed. The chatter suppression mechanism with varying natural frequency is analyzed for further parameter optimization. Furthermore, both theoretical analyses and numerical simulations indicate that a square wave exciting current with a large amplitude and a moderate frequency has a better effect on regenerative chatter suppression. Experiments utilizing a MR fluid-controlled boring bar under an exciting current with different waveforms and frequencies were conducted. The experimental results show that the chatter can be significantly suppressed using MR fluid-controlled boring bar under a square wave exciting current with a frequency of 4–6 Hz and an amplitude of 0–2 A.     

CFRP深孔内齿槽镗削专用镗杆的设计

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)制件深孔内齿槽镗削的加工,设计了一种具有导向支撑结构和刀尖自动伸缩功能的专用镗杆。利用ANSYS Workbench分别对普通刀杆和专用镗杆进行静力学分析,结果表明专用镗杆的受力变形较小,具有较高的静刚度。联合Hypermesh与ANSYS分别对普通镗杆和专用镗杆进行动力学分析,结果表明专用镗杆的固有频率并没有降低,且能有效减小共振振幅,具有良好的动态性能。     

电流变液静态屈服应力的实验研究

本介绍了一种新的电流变液静态屈服应力测试方法,通过一个阀型装置对基于沸石和硅油的电流变液静态屈服应力进行了测试,结果表明,电流变液的静态屈服应力与外加电场强度的平方成正比,并以此作为电流变液器件设计的一个依据。     

界面状态对电流变液传输能力的影响

应用电流变液（以下简称ERF）制备了一套可模拟无级调速和制动的传动系统,研究了输入转速、外加电场强度、传动系统界面状况及尺寸对ERF传递力矩能力的影响。结果表明,可以通过在传输界面上设置直条来提高ERF传动装置的传输能力,其最佳直条数取决于ERF传动套的直径。     

减振镗杆装夹位置对减振性能的影响

减振镗杆各个参数如减振块的重量、刀座装夹位置等的变化,对镗杆减振性能影响很大。本文对内藏式减振系统的镗杆进行了动力学仿真;通过实验重点研究了镗杆装夹位置对其减振性能的影响,并确定了最佳装夹位置。     

单自由度高频减振镗杆结构的优化设计

随着现代高速切削技术的发展,刀杆的振动严重影响着加工精度和刀具耐用度。对于深孔精加工的镗杆,由于其长径比大,吃刀量小,工件转速高,在切削过程中容易产生高频振动,甚至会产生共振,导致切削无法进行。为了减小镗杆的振动,根据振动学理论,在尽量不降低刚度的同时通过减少镗杆质量来提高其固有频率,利用ANSYS软件对不同结构的镗刀杆进行模态分析和静力分析,提取前四阶固有频率和镗刀尖的位移,从而对镗杆结构做出最佳设计。     

一种镗削用高频响精密伺服刀杆的动态设计

高速加工活塞椭圆销孔等非圆类异形销孔。要求镗刀杆的径向进刀微位移运动频率为100Hz。普通的执行机构难以实现如此高频的机械运动。提出了一种基于超磁致伸缩材料的高频响伺服镗刀杆。用ANSYS软件对这种特殊设计的镗刀杆进行模态分析。并进行了动态优化设计。优化设计后的伺服刀杆系统一阶、二阶、三阶固有频率均远离镗刀杆的使用频率。用动态优化设计后的刀杆进行了椭圆销孔的镗削试验。取得了较为满意的效果。