一种磁流变阻尼器的分数阶微分模型

对磁流变阻尼器系统建立分数阶微分方程表征其非线性特征,将系统输出位移信号拟合磁流变阻尼器系统分数阶微分方程,以4个参数拟合这一黏弹性系统,其拟合精度明显高于整数阶微分方程.实验和分析表明,微分方程的阶数与磁流变阻尼器加载的电流有关,加电流时分数阶项阶数较不加电流时明显升高;加电流后分数阶项的阶数随电流强度的增加而增大;同时电流强度越大,系统惯性力的影响越小,黏、弹性力的影响程度也发生变化,控制电流强度越大,黏性力的影响越占优势;当磁流变液达到磁饱和时,模型不再随电流强度的变化发生改变.系统的黏弹特性和系统模型参数也受磁流变液性能和工作条件的影响.     

磁流变差动阻尼器的设计与有限元分析

针对旋转式磁流变液阻尼的磁滞性问题以及由于磁滞性而造成的旋转式磁流变液阻尼器输出力矩不稳定的问题,设计了一种差动式阻尼器,不仅可以使输出的力矩可控性更好,而且有效地克服了磁滞现象的影响.在通过理论计算得到磁流变液差动阻尼器输出力矩模型的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对磁流变液差动阻尼器进行了磁场分析,得到了磁流变液的磁感强度与磁流变液差动阻尼器线圈中的控制电流之间的关系,结合数值分析软件得到了磁流变液差动阻尼器的输出力矩与线圈中的控制电流之间的关系.研究结果表明,通过控制磁流变液差动阻尼器的控制电流可以实时调整差动阻尼器的输出力矩大小及方向,对磁流变液阻尼器作为精确控制的力矩控制元件奠定了理论基础.     

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。     

多自由度磁流变阻尼器设计及其阻尼特性研究

设计了一种新型磁流变阻尼器,可适应于多自由度振动控制.阻尼器采用了分体式结构设计,解决了磁流变液沉淀、过热、布线困难、阻尼通道设计不尽合理等问题,有着易安装、散热好、结构简单、效率高等优点.根据Bingham模型对磁流变阻尼器进行了建模,并采用Simulink进行仿真,分析了控制电流、激振频率和振幅对阻尼器阻尼特性的影响.     

磁流变阻尼器减振系统的分数阶微分方程研究

针对磁流变阻尼器系统的强非线性特征,建立非线性分数阶微分方程,用输出的位移信号拟合方程参数。研究分数阶微分方程各项系数及阶数与控制电流的关系,分析其系统动力学特性。实验和分析表明,分数阶微分方程精度高于传动的整数阶微分方程,且具有简单而明确的物理意义;随加载的控制电流增强磁流变阻尼器振动控制系统的惯性力的影响逐渐减弱,而黏弹性力的影响增强,且黏性力影响增强的程度大于弹性力;要使磁流变阻尼器更好的发挥减振功能,需要在控制电流、阻尼、刚度、响应时间之间寻求最佳组合。     

外界磁场对磁流变阻尼器阻尼特性的影响

针对磁流变阻尼器受到外界磁场作用时,阻尼特性发生变化导致其控制精度变差的问题.该文提出分析不同方向的外界磁场对磁流变阻尼器阻尼特性影响的理论方法,设计线性磁场发生器模拟外界磁场环境,通过实验对理论进行验证.理论与实验结果表明:当磁流变阻尼器受到与活塞运动方向垂直的外界磁场作用时,阻尼特性不受影响;当磁流变阻尼器受到与活...     

磨削压力控制用磁流变液阻尼器设计

磨削压力控制是一个需要高控制精度的力控制系统,磁流变液的可变阻尼特性很适合作为其控制元件。磁流变液的工作模式主要有剪切、挤压和流动三种,其力矩输出及控制特性都不相同。分析了常用的阀式和盘式两种磁流变液阻尼器的计算模型,提出用可控比参数比较两者的控制性能及输出转矩。并通过实验验证盘式阻尼器比阀式阻尼器有更好的可控性,更适于应用于磨削压力控制。     

磁流变脂阻尼器性能的试验分析

为了克服磁流变液阻尼器中的流体颗粒沉降这一缺陷,设计了以无沉降的磁流变脂为工作介质的挤压式磁流变脂阻尼器,采用在同一振幅、不同频率激励务件下,对主控线圈输入电流与阻尼器输出阻尼力之间的宏观特性关系方面进行了试验及示功图分析.分析指出了磁流变脂阻尼器最大有效励磁电流和最大有效激振频率,以及示功图的变化规律,为今后更好的完善磁流变脂阻尼器和应用于汽车工程提供了重要参考依据.     

混合流动式磁流变阻尼器设计及阻尼性能分析

针对传统磁流变阻尼器磁场利用率不高的问题,文中设计了一种混合流动式磁流变阻尼器,该阻尼器液流通道由4段轴向流道和2段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该阻尼器在体积限制下能产生良好的阻尼性能。阐述了混合流动式磁流变阻尼器的结构和工作原理,并对其进行磁路分析;建立了输出阻尼力数学模型。此外,采用有限元法对阻尼器进行电磁场仿真,分析了施加不同电流时各液流通道处磁感应强度和切应力的分布规律。对磁流变阻尼器两个重要阻尼性能指标,即输出阻尼力和阻尼力可调范围进行了分析。结果表明,外加电流为2 A时,输出阻尼力可达59.4 kN,阻尼力可调范围由1增加到44.137 4。     

2D阀控单出杆激振缸低频特性研究

针对传统电液激振器振动频率难以提高的现状,提出了一种基于差动连接的2D阀控单出杆液压缸的新型电液激振器。阐述了激振器的工作原理,建立了数学模型并进行了仿真分析,设计了电液激振器并进行了实验研究。理论和实验结果表明:振动频率在5Hz以下工作时,激振器输出的振动波形容易出现饱和现象;随着频率的提高,饱和现象就不容易出现。激振器输出力的大小与2D阀的轴向开口成正比关系,轴向开口越大,输出的力越大。     

挤压式磁流变体减振器阻尼力的分析

在分析了挤压式磁流变体(MR)减振器工作原理的基础上,通过磁路计算,推导出挤压式MR减振器的阻尼力计算公式。测量了该纳米级铁磁流体在零磁场下粘度。以纳米级铁磁流体为例,分别计算出该减振器在设定条件下的阻力-位移、阻力-速度变化规律。并讨论位移、速度、加速度和励磁线圈电流对阻尼力的综合影响。为挤压式MR减振器的进一步研究提供了理论依据。     

Finite Difference Solution of Response Time Delay of Magneto-rhelological Damper

Magneto-rhelological(MR) dampers are devices that employ rheological fluids to modify their mechanical properties. Their mechanical simplicity, high dynamic range, lower power requirements, large force capacity, robustness and safe manner of operation in cases of failure have made them attractive devices for semi-active real-time control in civil, aerospace and automotive applications. Time response characteristic is one of the most important technical performances of MR dampers, and response time directly affects the control frequency, application range and the actual effect of MR dampers. In this study, one kind of finite difference solution for predicting the response time of magneto-rheological dampers from "off-state" to "on-state" is put forward. A laminar flow model is used to describe the flow in the MR valve, and a bi-viscous fluid flow model is utilized to describe the relationship of shear stress and shear rate of MR fluid. An explicit difference format is used to discretize the Novior-Stoks equation, and stability condition of this algorithm is built by Von-Neumann stability criterion. The pressure gradient along the flow duct is solved by a dichotomy algorithm with iteration, and the changing curve of the damping force versus time of MR damper is obtained as well. According to the abovementioned numerical algorithm, the damping forces versus time curves from "off-state" to "on-state" of a cylindrical piston type MR damper are computed. Moreover, the MR damper is installed in a material test system(MTS), the magnetic field in the wire circles of the MR damper is "triggered" when the MR damper is imposed to do a constant speed motion, and the damping force curves are recorded. The comparison between numerical results and experimental results indicates that this finite difference algorithm can be used to estimate the response time delay of MR dampers.     

Vibration control of a structure using Magneto-Rheological grease damper

This paper describes an application study of Magneto-Rheological (MR) grease damper to a structure with three stories. MR fluid is known as one of successful smart materials whose rheological properties can be varied by magnetic field strength, and has been applied to various kinds of device such as dampers, clutches, engine mounts, etc. However, ferromagnetic particles dispersed in MR fluid settle out of the suspension after a certain interval due to the density difference between the particles and their career fluid. To overcome this defect, we have developed a new type of controllable working fluid using grease as the career of magnetic particles. Network of thickener in grease is expected to hold the magnetic particles and prevent them from settled down. No or little sedimentation was observed in MR grease whose characteristics could be controlled by the magnetic field strength. MR grease was introduced into a cylindrical damper and its performance was studied. As a result, it was confirmed that the damping force of MR grease damper could be controlled by the applied electric current to the coil in the cylinder of damper. Furthermore, vibration response of a three-story model structure equipped with MR grease damper was investigated experimentally, and it was shown that MR grease damper worked effectively as a semi-active damper.     

磁流变阻尼器等效线性阻尼系数计算

基于修正的Bouc_Wen模型分析了磁流变阻尼器的性能,并计算了其等效线性阻尼系数;基于修正的Bouc_Wen模型的仿真数据,通过曲线拟合回归分析方法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与控制电压以及磁流变阻尼器运动振幅之间的关系模型,并验证了模型精度。研究结果显示,等效线性阻尼系数模型具有较高的精度,相对误差低于1%;对于应用强非线性磁流变阻尼器的振动系统,在给定频率下,利用等效线性阻尼系数模型可以有效提高系统振动及稳定性分析的计算效率。该研究为磁流变阻尼器的控制应用提供了理论依据。     

高耗能自解耦式MR阻尼器的设计及性能试验

为设计制作基于土木建筑结构振动控制的高耗能自解耦式磁流变(magneto-rheologcal,简称MR)阻尼器,通过对阻尼器设计的关键技术、阻尼器的性能试验及力学模型的参数识别进行研究,得知在副活塞中设置解耦装置可使阻尼器在不同的振幅下具有不同的刚度和阻尼特性,在主活塞中将永久磁场和电流磁场结合起来实现阻尼器的逆向控制的设计思路是可行的,铜制隔磁环的设置保证了磁力线沿理论设计的路径穿行,又使线圈避免与磁流变液的长期接触腐蚀,从而提高其耐久性。通过对阻尼器采用基于反正切函数的MR阻尼器模型进行参数识别,得到了与试验结果吻合的MR阻尼器的力学模型。     

汽车悬架控制系统研究动态与展望

综述汽车悬架控制系统的基本类型，半主动控制和主动控制的控制策略。由于智能阻尼装置具有机械结构简单，动态范围大，能耗低等特点，是一种非常有前途的半主动减振装置。介绍电流变液体及磁流变液体和装置的主要特点与优点，并给出智能阻尼器的模型。着重论述几种控制方法在汽车悬架控制系统中的应用，探讨今后的研究方向和发展趋势。     

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。     

飞机起落架磁流变减摆器的设计流程

随着对半主动控制材料磁流变液研究的不断深入,磁流变液阻尼器装置的应用变得更加广泛。为了设计出性能更优越的磁流变液减摆器装置,根据磁流变液阻尼器的一般设计方法,对磁流变减摆器的设计流程进行了研究,总结并提练出一套完整详细的设计流程,按照这套设计流程做了一个算例进行实验验证。通过对实验结果的分析,理论设计的最大出力与初始阻尼力及仿真计算结果与实验结果十分接近,尤其在高频率高振幅时,由实验数据处理得到的示功图也很光滑,表明设计出来的减摆器具有很好的耗能特性,验证了磁流变液减摆器设计流程的可行性。     

Optimal design of Magneto-Rheological damper comparing different configurations by finite element analysis

Magnetorheological (MR) damper is one of the most advanced applications of semi active damper in controlling vibration. Due to its continuous controllability in both on and off state its practice is increasing day by day in the vehicle suspension system. MR damper’s damping force can be controlled by changing the viscosity of its internal magnetorheological fluids (MRF). But still there are some problems with this damper such as MR fluid’s sedimentation, optimal design configuration considering all components of the damper. In this paper both 2-D Axisymmetric and 3-D model of MR Damper is built and finite element analysis is done for design optimization. Different configurations of MR damper piston, MR fluid gap, air gap and Dampers housing are simulated for comparing the Dampers performance variation. From the analytical results it is observed that among different configurations single coil MR damper with linear plastic air gap, top and bottom chamfered piston end and medium MR fluid gap shows better performance than other configurations by maintaining the same input current and piston velocity. Further an experimental analysis is performed by using RD-8041-1 MR Damper. These results are compared with the optimized MR Damper’s simulation results, which are clearly validating the simulated results.     

磁流变阻尼器对斜拉索半主动控制的最优参数

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法。以全索全时段振动响应的均方根（RMS）评价磁流变（MR）阻尼器对斜拉索的减振效果，研究了MR阻尼器的最优型号与阻尼器安装位置、斜拉索基频（张力、索长、质量）、激励荷载（类型、频率、幅值）等各种因素的关系，为MR阻尼器合理选型提供了优化设计的方法。最优型号主要是与斜拉索基频和MR阻尼器安装位置有关。在引起索基频变化的因素中．索质量对最优型号影响最大；而索长对最优型号影响不大。对于索质量较大、张力较大、MR阻尼器安装位置较低、外界激励较大、频谱特征多变、低频为主时需要较强的MR阻尼器。