双线圈磁流变阀压降特性分析

利用磁流变液体的可控特性,基于传统单线圈磁流变阀结构,设计一种双线圈圆环阻尼间隙磁流变阀。采用Maxwell电磁场仿真软件对双线圈磁流变阀进行磁场仿真,得出外加电流与阻尼间隙处磁感应强度大小的关系。建立双线圈磁流变阀压降数学模型,采用MATLAB数值仿真软件对磁流变阀压降特性进行仿真分析,初步得到了磁流变阀结构参数对压降的影响规律,从而为双线圈磁流变阀多级调压提供了一定的理论参考。     

多级调压型磁流变阀结构优化设计

根据磁流变液在磁场作用下的可控可逆特性,在传统磁流变阀阀芯上缠绕三组励磁线圈,与阀体一起组成4个可变阻尼间隙,形成一种外侧圆环阻尼间隙多级调压型磁流变阀。采用ANSYS有限元仿真软件对多级调压型磁流变阀进行了磁场仿真,得出了磁力线分布和磁感应强度大小。基于仿真后处理数据对磁流变阀进行了结构优化,得出了该磁流变阀的最佳结构参数,并对结构优化前后阻尼间隙处的磁感应强度以及进出口阀压差进行了对比分析。相关优化设计方法和思路对磁流变阀设计具有一定的理论指导意义。     

单线圈磁流变阀阀芯结构对压降特性的影响分析

根据磁流变液的可控流变特性设计了3种不同阀芯结构的单线圈磁流变阀,同时对单线圈磁流变阀的压降特性进行了理论分析。采用ANSYS有限元仿真软件对3种不同阀芯结构的磁流变阀进行了电磁场仿真分析,得出了磁流变阀磁力线分布、磁场强度分布以及液流通道处磁感应强度大小的变化规律。研究了阀芯倒角、输入电流大小和流量大小对系统压降的影响。结果表明：不同阀芯结构磁流变阀的总压降随着输入电流和流量大小的增加而增大,且无倒角的单线圈磁流变阀压降最大。为实际磁流变阀结构设计提供了参考。     

磁流变效应微磨头抛光特性研究

为研究磁流变效应微磨头对玻璃等硬脆材料的抛光性能、考察Fe3O4基电磁流变液的抛光特性,在对微磨头基体的锥台端部的磁感应强度进行仿真分析的基础上,利用Fe3O4基磁流变液添加平均粒度7μm的金刚石微粉对玻璃材料进行了抛光加工实验。实验研究了磁流变效应微磨头抛光玻璃工件时加工间隙、磁感应强度对材料去除的影响,考察了工件表面抛光截面的形状特征。结果显示磁流变效应微磨头定点抛光的加工痕迹呈近似“U”形,工件表面的材料去除主要取决于微磨头与工件表面的研磨压力和磨粒的自我更新能力,材料去除量随着电磁感应器励磁电压的增大而呈线性增大,而随加工间隙的增大呈线性减小。     

直流电磁泵磁感应强度数值模拟

针对液态金属传输用直流电磁泵内部磁场区域的磁场分布问题,建立了电磁铁三维有限元模型并进行模拟计算,探究了电磁铁不同聚磁头截面尺寸、励磁电流大小和线圈匝数对聚磁头间隙处磁感应强度分布的影响。结果表明,聚磁头截面尺寸为铁芯截面尺寸的50%~60%时磁隙处磁感应强度最强;随励磁电流的增大,线圈匝数的增加,磁隙处磁感应强度均呈现增长趋势,受铁芯材料特性影响,励磁电流与线圈匝数分别在1 300 A和20匝时,磁隙处磁感应强度达到饱和状态。     

中频磁场作用下矩形冒口内部钢液磁场分布的模拟研究

通过数值模拟的方法对中频磁场作用下矩形冒口内部钢液的磁场分布规律进行测定,探究了电源频率,感应电流及线圈作用位置对其内部磁场分布的影响。模拟结果表明:钢液内部磁感应强度沿Z向呈"两边小,中间大"分布趋势,磁感应强度峰值出现在中心偏上位置,拐角C处磁感应强度值最大,窄边中心D和宽边中心B次之,钢液中心A位置的磁感应强度值最小;随电源频率的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值不断减小,且频率越高磁感应强度衰减的越严重,但磁场均匀性却不断得到提升;随感应电流的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值几乎呈线性增加,但整体磁感应强度均匀性却在不断降低;随感应线圈位置的上移,钢液中心位置的磁感应强度峰值也随之上移,但其值却略有减少。     

基于磁路法的液压换向阀用磁流变阻尼器研究

以双线圈内绕型剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,根据其磁场自封闭性,采用磁路法建立磁路数学模型。通过关键结构参数进行定性分析,得到活塞台阶间隙处磁感应强度近似化的结构优化依据。利用Ansoft Maxwell有限元仿真软件进行验证,结果表明：对于双线圈甚至多级线圈的内绕型剪切阀式磁流变阻尼器,采用磁路法进行初期设计计算有效且精确。     

电磁摩擦与磁流变联合传动性能研究

针对磁流变液传动装置转矩偏小和温度升高磁流变液性能下降的问题,提出一种磁流变液和电磁摩擦联合传动装置,并介绍其工作原理。利用Maxwell软件对装置进行磁场有限元分析,得到线圈在不同位置时磁流变液工作区域内的磁场强度和磁感应强度;基于圆筒式磁流变液传动装置转矩公式和电磁吸力公式,计算出磁流变液传递的转矩和电磁摩擦转矩。结果表明：随线圈分布位置距离摩擦盘越近,装置传递的转矩越大;当线圈分布在主动轴两端最外侧且距摩擦盘0 mm时,电磁摩擦转矩达到最大值96.86 N·m,同时磁流变液传递转矩也达到最大值36.60 N·m,总传动转矩为130.25N·m;相较于单一的磁流变液传动,电磁摩擦与磁流变联合传动装置传递转矩性能提升255%。     

线圈外置式磁流变减摆器设计与实验研究

针对传统的线圈内置式磁流变减摆器线圈散热性差、线圈密封性不好等问题,设计了一种新型的线圈外置式磁流变减摆器。通过磁流变减摆器的磁路设计、结构设计,建立了磁路结构参数之间的约束关系方程组,为优化设计提供了理论依据;并且利用参数化建模和有限元优化分析方法,优化了外置式磁流变减摆器的磁路结构参数。优化和仿真结果验证了最终结构参数取值的合理性。并通过静态阻尼特性实验验证了分析结果的正确性。     

剪切模式下磁流变液静态法向力的实验研究

为了研究静态模式下磁流变液的法向力现象,自行设计搭建了一套磁流变液法向力测试系统。该系统包括磁路部分、机械部分和数据采集部分。利用磁流变液设计的测试装置,对磁流变液法向力进行了研究。结果表明:在静态模式下,磁流变液的法向力会随着磁场的增加而增加,并逐步达到最大值,然后逐渐下降最终趋于稳定。在正应力增加的阶段,法向力和磁感应强度之间的关系可以用式F_N=4 667B~(2.48)进行描述。     

磁流变减振器及其在汽车半主动悬架中的应用

论述了磁流变液的特性及磁流变减振器的工作原理。结合国内外最新研究成果，综述了汽车半主动悬架磁流变减振器所采用的控制策略。对汽车半主动悬架磁流变减振器今后的研究工作重点进行了探讨。     

基于磁场及动态响应的磁流变阻尼器结构分析

根据阻尼力理论数学模型分析减振器结构设计,并基于有限元仿真建立磁路结构模型,深入剖析不同磁路结构对磁场分布特性的影响以及对动态响应的影响。结果表明：小的阻尼间隙有利于增加磁感应强度并减小响应时间,活塞有效长度的增加在减少响应时间的同时也减小磁感应强度,磁极形状对二者的影响都较小。综合考虑磁场分布及响应时间,给出活塞头合理结构参数区间,为磁流变减振器的结构设计与优化提供参考。     

Effect of power parameter and induction coil on magnetic field in cold crucible during continuous melting and directional solidification

Bottomless electromagnetic cold crucible is a new apparatus for continuous melting and directional solidification;however,improving its power efficiency and optimizing the configuration are important for experiment and production.In this study,a 3-D finite element (FE) method based on experimental verification was applied to calculate the magnetic flux density (Bz).The effects of the power parameters and the induction coil on the magnetic field distribution in the cold crucible were investigated.The results show that higher current intensity and lower frequency are beneficial to the increase of Bz at both the segment midpoint and the slit location.The induction coil with racetrack section can induce greater Bz,and a larger gap between the induction coil and the shield ring increases Bz.The mechanism for this effect is also discussed.     

磁流变液阻尼器用于铣削颤振控制的仿真分析

确立了磁流变液的工作模式和MRF减振器的力学模型,利用设计的磁流变减振器构建了磁流变液减振系统,研究了磁流变减振器在铣削颤振控制中的应用。理论分析表明:磁流变减振器的刚度及阻尼随外加磁场强度的增加而增大,主振系统的振幅随磁场强度的增加而减小。磁流变减振器的减振效果随着磁场强度的增加逐渐增大,但并不是场强越大效果越好,而是有一最佳值。只要场强选取适当,采用磁流变减振装置可以控制铣削颤振现象的产生。     

Design and development of the magnetorheological abrasive flow finishing (MRAFF) process

A new precision finishing process for complex internal geometries using smart magnetorheological polishing fluid is developed. Magnetorheological abrasive flow finishing (MRAFF) process provides better control over rheological properties of abrasive laden magnetorheological finishing medium. Magnetorheological (MR) polishing fluid comprises of carbonyl iron powder and silicon carbide abrasives dispersed in the viscoplastic base of grease and mineral oil; it exhibits change in rheological behaviour in presence of external magnetic field. This smart behaviour of MR-polishing fluid is utilized to precisely control the finishing forces, hence final surface finish. A hydraulically powered experimental setup is designed to study the process characteristics and performance. The setup consists of two MR-polishing fluid cylinders, two hydraulic actuators, electromagnet, fixture and supporting frame. Experiments were conducted on stainless steel workpieces at different magnetic field strength to observe its effect on final surface finish. No measurable change in surface roughness is observed after finishing at zero magnetic field. However, for the same number of cycles the roughness reduces gradually with the increase of magnetic field. This validates the role of rheological behaviour of magnetorheological polishing fluid in performing finishing action.     

考虑温度效应的磁流变阻尼器阻尼特性的分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。分析磁流变阻尼器的温升特性,建立磁流变阻尼器的宏-微观动力学模型,通过有限元仿真分析阻尼器的温度场分布,理论计算分析磁流变液微观结构对剪切屈服应力的影响、温度和磁场对磁流变液中铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度的影响。试验结果证实：在线圈通有0.5、2 A电流的情况下,当温度从303 K上升至343 K时,阻尼力分别下降了14.5%和10%,当温度上升至383 K时,阻尼器的阻尼力分别下降了20.4%和15.1%,结果表明温度升高,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度降低,磁场增强,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度增大。试验结果和理论计算变化趋势一致,磁场的增强补偿了温度升高使磁流变液黏度的减小值,从而减弱了温度对磁流变阻尼器阻尼性能的影响。     

磁流变抛光加工中磁场发生装置的设计与实验

目的 研究磁流变抛光加工中磁场发生装置设计对抛光效果的影响。方法 设计三种基于电磁铁的磁场发生装置，分别为圆形阵列、扇形和环形磁场，进行三维静磁场有限元仿真，对比分析不同磁场发生装置的磁场强度、方向云图及5 mm高处磁场强度曲线。为保证加工过程中磁场和磁流变液的稳定性，针对三种磁场结构设计不同的冷却方式。制造环形磁场发生装置，将其集成到自制磁流变抛光平台，使用表面经过阳极氧化的铝合金样件进行抛光实验。结果 圆形阵列磁场极头间隙处形成高磁场区，随着高度的升高，磁场强度迅速下降。在离极头5 mm高处，磁场强度从300 mT下降到约145 mT，抛光区域磁场强度较小。扇形磁场5 mm高处，磁场强度呈抛物线分布，最大可达330 mT，磁场方向单一，有效抛光区域占比较小。环形磁场5 mm高处，磁场强度最大可达240 mT，工件运动整个过程都处于高磁场区域，抛光效率高。 结论 环形磁场发生装置磁场强度和磁场方向都满足抛光要求，有效抛光区域较大，抛光后表面质量明显改善，抛光效果较好。     

电磁约束成形用冷坩埚内磁场分布规律

用测量的方法获得磁场分布规律，结果表明，磁场在感应线圈内较大，向两端衰减；轴向磁场随功率的增加而增大，随半径的减小而减小，从开缝处向瓣内减小，不过减小不明显；径向磁场随半径减小急剧减小，随线圈匝数增加而减小。轴向磁场大于径向磁场，对电磁约束成形起主要作用的是轴向磁场。