电/磁流变技术在机械工程中的应用(上)

电／磁流变液（ERF／MRF）是在电／磁场作用下，其流变学性能可迅速响应，且易于控制的新型智能材料。基于电／磁流变技术的装置包括阻尼器、制动器、离合器、抛光装置和液压阀等，都有很大的潜在发展前景，有些已在汽车、健身设备和抛光机械等工程领域取得商品化应用。在分析电／磁流变液装置工作模式的基础上，对近十年来电／磁流变液装置以及这些装置在机械工程领域的应用进行了分类和全面综述，对其存在的问题及应用前景进行了展望。     

磁流变液特性及其装置在工程领域中的应用

磁流变液是一种在外加磁场作用下流变特性发生急剧变化的新型智能材料。介绍磁流变液的主要特性及其工作模式、近年来磁流变液装置在工程领域尤其在机械工程中的应用,以及国内外磁流变液的发展现状。     

电/磁流变技术在机械工程中的应用(下)

电／磁流变液（ERF／MRF）是在电／磁场作用下，其流变学性能可迅速响应，且易于控制的新型智能材料。基于电／磁流变技术的装置包括阻尼器、制动器、离合器、抛光装置和液压阀等，都有很大的潜在发展前景，有些已在汽车、健身设备和抛光机械等工程领域取得商品化应用。本文在分析电／磁流变液装置工作模式的基础上，对近十年来电／磁流变液装置以及这些装置在机械工程领域的应用进行了分类和全面综述，对其存在的问题及应用前景进行了展望。     

磁流变液及其在机械工程中的应用

首先分析了磁流变液的构成及其流变特性;然后对磁流变液的工作模式及其在机械工程中的应用进行了详细的阐述,如磁流变液在传动、减振、液压系统、精密加工、柔性夹具、机械密封等方向的应用;最后分析了磁流变液在机械工程应用中存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

ERF/MRF装置在机械工程中的应用 (Ⅱ)

在分析电／磁流变液装置工作模式的基础上，对近10年来电／磁流变液装置及这些装置在机械工程领域的应用进行分类和全面综述。对其研究存在的问题及应用前景进行了展望。     

ERF/MRF装置在机械工程中的应用(上)

在分析电／磁流变液装置工作模式的基础上,对近10年来电／磁流变液装置以及这些装置在机械工程领域的应用进行分类和全面综述,对其研究存在的问题及应用前景进行了展望。     

磁流变技术及其在机械工程中的应用

磁流变液是近年来得到广泛重视的一种新型的智能软物质，磁流变技术是21世纪机电工程的核心技术之一，文章对国内外磁流变技术的研究概况进行了综述，介绍了磁流变技术及目前在机械工程中的应用情况，分析了磁流变技术研究中存在的问题，最后对磁流变技术的研究发展进行了展望。     

磁流变液减振器的研究及应用现状

简要介绍磁流变阻尼器的工程应用，分析磁流变阻尼器的力学模型及其特征。     

一种磁流变液流变特性测试装置的研究

磁流变液（Magnetorheological fluid)是一种新兴的智能材料,其流变特性可随外加磁场的变化而迅速改变。本文介绍了自行研制的一台专门用于磁流变液流变特性的测试装置,该装置能满足磁流变液流变性能测试中的特殊要求。使用该设备对重庆北碚材料研究所提供的一系列磁流变液试样进行了测试,得到了令人满意的结果。     

磁流变技术及其在机械工程中的应用(续)

3　磁流变技术在机械工程中的应用3.1　应用于精密加工　　磁流变抛光是一种新兴的磁场辅助的液体动力抛光技术[3] 。一般来说磁流变抛光过程如图 3所示 ,一个凸形工件被安装在移动壁上的某一固定高度的位置上 ,于是工件表面与移动壁之间就形成一个汇集间隙。一个电磁线圈置于移动壁的下方 ,通电后在间隙附近产生一个非均匀的磁场 ,磁场梯度与移动壁垂直。磁流变液被送到电磁线圈正上方的移动壁上 ,磁流变抛光液被磁场梯度朝移动壁方向压缩 ,从而使移动壁获得运动速度 ,同时磁流变液在进入汇集间隙之前就变成弹性的宾汉流体。于是弹性的磁流…     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

液力偶合器输入特性曲线变换及工程应用

研讨了液力偶合器输入特性曲线和其他5种形式特性曲线的变换方法和步骤,重点分析了这些特性曲线在舰船推进装置稳、动态特性研究和快速性计算中的各类应用。论述了开展本研究工作的目的,提出稳态、动态特性仿真法,快速性逆向计算法和快速性顺向计算法需要三种不同类型的特性曲线。由液力偶合器的输入特性,运用不同作图法,绘制出其他5种形式特性曲线。对归属为3种类型6种不同形式的特性曲线的工程应用和优缺点做了小结。     

尼龙帘线增强NR/SBR并用胶基磁敏橡胶的磁流变效应及其力学性能

由于可通过外加磁场来控制磁敏橡胶的刚度和强度,同时可解决磁流变液颗粒沉降、稳定性差的问题,因此磁敏橡胶成为国内外广泛关注的一种新型智能材料。制备了尼龙帘线增强型天然橡胶/丁苯橡胶(natural rubber/styrenebutadiene rubber,NR/SBR)并用胶基磁敏橡胶,采用Zwick/Roell电子拉力机和力磁耦合动态力学分析仪研究其静态力学性能和动态磁流变效应。结果表明,尼龙帘线的加入可以极大地提高磁敏橡胶的抗拉强度,同时也可提高磁敏橡胶的剪切模量和零场剪切储能模量;当加入三层帘线时,其抗拉强度可达到17.8 MPa,零场剪切储能模量为2.87 MPa;但随着尼龙帘线的增多,其磁流变效应则降低。     

基于混合模式的汽车磁流变减振器阻尼特性分析与测试

根据牛顿流体模型和滨汉塑性流体模型 ,分别对混合工作模式的汽车磁流变减振器进行了理论分析研究。按照长安微型汽车的技术要求 ,设计和制作了汽车磁流变减振器 ,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模型是可行的 ,对设计特殊阻尼特性的磁流变减振器有一定的指导意义。     

Comparative Study on Wear Characteristics between Flow Mode and Shear Mode Magnetorheological Dampers

This comparative study experimentally examines the wear characteristics of magnetorheological (MR) dampers operated in flow mode and shear mode. First, electromagnetic coil structures are designed for two different MR dampers to maximize the field-dependent damping force. Two MR dampers are also designed to have the same volume of MR fluid for reasonable comparison. After identifying the field-dependent damping force at the initial state, the two dampers are operated up to 60,000 cycles using a reciprocating-type wear durability tester. The field-dependent damping forces are then evaluated before and after operation. The wear properties of the MR fluid are investigated using scanning electron microscope (SEM) images that show the changes in the MR fluid particles' size and shape. The surface roughness of the MR damper's piston areas are also measured. In addition, the effects of the permeability of the piston sleeve materials on the wear properties are investigated by selecting three different sleeve materials that have different permeability values: 0.2% carbon steel (S20C), 0.45% carbon steel (S45C), and tool die casting steel (STD-11). The surface roughness of each case is tested and the atomic spectrum is investigated after long operation using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) inside the piston. The experimental results obtained from this work indicate that the motion of the operating mode significantly affects the wear characteristics of the MR fluid itself as well as the magnetic effective areas of the MR dampers.     

机械科学与工程研究中的创新能力

分析探讨了提高科技创新能力的关键要素。创新教育首先要培养创新意识。要用敏锐的洞察力去发现问题、形成并提出问题。要有丰富的知识,以及获取、处理信息并将其转换为知识的能力。要有科学研究的素质和创造性思维的能力。要善于通过高度的科学或哲学概括,建立不同现象间的内在关联,以获得创新。要善于利用发散或反向思维取得创新成果。     

基于有限元仿真的磁流变阻尼器性能研究

对双线圈活塞式磁流变阻尼器结构和工作原理进行分析,应用ANSYS软件对阻尼器磁场有限元仿真,证明励磁线圈电流异向时磁场的利用效率更高,并且建立电流异向时阻尼间隙磁感应强度和电流的函数表达式,结合阻尼力模型和磁流变液的材料特性,得出阻尼力关于电流值和活塞运动速度的理论关系。通过阻尼器台架试验,对理论关系进行验证,结果表明:理论值准确的描述了阻尼力变化规律。为磁流变阻尼器设计及改进提供方法。     

不可微优化的捆集法及其在工程优化设计中的应用

给出了一个求解非凸非光滑问题的捆集算法，并提出了计算次梯度的数值方法及一个针对非凸问题的变尺度因子校正方法。通过一些较困难的工程优化设计实例，验证了算法的计算效率和数值稳定性。     

Modeling and testing of a field-controllable magnetorheological fluid damper

In this study, an experimental and a theoretical study were carried out to predict the dynamic performance of a linear magnetorheological (MR) fluid damper. After having designed and fabricated the MR damper, its dynamic testing was performed on a mechanical type shock machine under sinusoidal excitation. A theoretical flow analysis was done based on the Bingham plastic constitutive model to predict the behavior of the prototyped MR damper. The theoretical results were then validated by comparing them against experimental data, and it was shown that the flow model can accurately capture the dynamic force range of the MR damper. In addition to the flow model, a modified parametric algebraic model was proposed to capture the hysteretic behavior of the MR damper. The superiority of the proposed modified model was shown by comparing it with the Alg model as well as with a widely adopted modified Bouc-Wen model through an error analysis. It is observed that although all the three models are comparable at the excitation velocities of 0.05, 0.10, and 0.15 m/s, the mAlg model is remarkably successful at the highest excitation velocity of 0.2 m/s over the other two. The improvements in the predictions were found to be over 50%, relative to unmodified model especially at lower current inputs. Therefore, it was concluded that the present flow model can be successfully adopted to design and predict the dynamic behavior of MR dampers, while the mAlg model can be used to develop more effective control algorithms for such devices.