磁流变阻尼器特性的实验研究

结合磁流变阻尼器的工作原理和阻尼力简化模型,对不同激励振幅、激励频率、控制电流下的磁流变阻尼器的阻尼力特性、耗能特性、响应时间进行了一系列的实验研究。分析得出,磁流变阻尼器具有极强的减振耗能作用,且耗能能力随着控制电流、激振振幅和频率的增加而增大。磁流变阻尼器的响应时间随控制电流的变化不太明显,但是随着激振速度的增加迅速减小。     

磁流变阻尼器的性能试验与神经网络建模

磁流变阻尼器是一种新型的智能振动控制装置.通过磁流变阻尼器的性能试验,研究了在不同电流输入下阻尼力-位移、阻尼力-速度之间的关系,分析了摩擦型磁流变阻尼器的主要特点.采用BP神经网络,建立了磁流变阻尼器的正向模型和逆向模型.仿真结果显示,神经网络模型能准确地预测磁流变阻尼器的阻尼力和控制电流,证明该方法的有效性.与已有的模型相比,具有精度高,计算简便等特点.     

磁流变阻尼器抗爆隔震性能的数值模拟

磁流变阻尼器隔震系统具有隔震效率高、能耗低、可控性好等优点,但针对抗爆结构隔震的研究还很少。本文针对抗爆结构的隔震特点,提出了阶跃电流控制方法,采用改进的Bouc-Wen模型和Matlab Simulink模拟软件,对磁流变阻尼器的抗爆隔震性能进行了模拟分析。结果表明,磁流变阻尼器可以有效改善抗爆结构的位移、加速度和VDV值的响应,与模糊控制方法相比,阶跃电流控制方法更适合于抗爆结构的隔震控制。     

多环形槽结构磁流变阻尼器的实验建模

对自行设计的、多环形槽结构磁流变阻尼器进行了理论分析与实验建模.该阻尼器的主要特点是在阻尼活塞周向表面上开有若干个矩形齿状环形槽,并且通过磁路设计,使流经阻尼通道处的磁流变液流动方向与其作用的磁力线方向垂直,用以增大阻尼力和阻尼力变化范围.然后从磁流变液的流变特性、电磁学的角度出发,利用修正了的非牛顿流体宾汉模型、结合实验数据,建立了该阻尼器的力学模型.利用该模型绘制和分析了外加磁场(通过施加电流实现)和阻尼力之间关系曲线,与实验结果较好吻合,从而证明了模型的正确性,为磁流变液阻尼器设计和性能预测提供了参考.     

双筒磁流变阻尼器动力学特性研究

对双筒磁流变阻尼器进行动力学实验和实验数据分析,基于Bingham塑性模型建立了双筒磁流变阻尼器的力学模型。模型公式中各项与理论相对应,具有清晰的物理意义,各参数的物理量可以根据实验数据确定,其表达形式易于实际控制器设计和磁流变阻尼器的结构设计。通过对不同电流、不同加速度下磁流变阻尼器的动力学实验,验证了磁滞现象与加速度有关。     

考虑磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型及试验验证

为了研究磁性颗粒在磁场作用下的不均匀分布对磁流变液力学性能的影响,通过卡方分布来模拟磁性颗粒的间距分布,对现有的磁流变液微观力学模型进行修正,并通过磁流变阻尼器的力学性能试验验证了模型的有效性。在磁流变液双链微观力学模型的基础上,修正相邻磁性颗粒的间距完全相等且不随磁感应强度而变化的假设,采用卡方分布来表征磁性颗粒间距的不均匀分布,并引入分布参数来描述磁性颗粒间距随磁感应强度的变化关系,推导了考虑磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型;基于修正的微观力学模型,分析了分布参数对磁流变液剪切屈服应力的影响;将该文提出的磁流变液修正微观力学模型带入到磁流变阻尼器的准静态模型中,可以得到不同电流下的阻尼器最大出力,并与磁流变阻尼器力学性能试验数据进行对比来验证所提模型的有效性。结果表明,考虑了磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型可以更加精确地预测磁流变液在不同磁感应强度下的剪切屈服应力,尤其是在低磁感应强度情况下可以改善现有微观力学模型放大了磁流变液剪切屈服应力的缺点。     

基于遗传算法的磁流变阻尼器模型参数识别

优化技术是一种以数学为基础,可用来求解各种工程问题最优解的应用技术.本文利用磁流变阻尼器动态特性数据,采用遗传算法进行阻尼器模型参数识别优化过程,最终将得到的磁流变阻尼器模型参数用于土木工程结构振动控制研究.已建立的磁流变阻尼器的动力特性将在不同的电场强度和变化的位移幅度下进行测试,可以得到在不同位移和速度下恢复力的滞回曲线,建立Bouc-Wen模型.把根据试验得到的滞回曲线和使用遗传算法对模型参数进行优化的结果进行比较可知,这种模型的参数可以以十分小的误差得到优化.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统控制器设计

建立电流相关磁流变阻尼器模型并设计变增益模糊控制器。首先提出动态迟滞单元来描述磁流变阻尼器的迟滞特性,并将电流嵌入到模型参数中以建立电流相关磁流变阻尼器模型。然后针对以磁流变阻尼器为半主动控制元件的2自由度1/4车辆悬架系统,设计变增益模糊控制器,通过增益改变来适应路面随机激励的变化。仿真结果表明,变增益模糊控制器可对基于磁流变阻尼器的半主动控制悬架实现有效减振控制。     

结构半主动控制磁流变阻尼器流变学模型研究

推导了剪切-阀式磁流变阻尼器在匀速加载条件下的轴对称模型阻尼力理论解,研究了磁流变阻尼器间隙中磁流变液的动力特性,揭示了层间剪切应力沿径向线性分布特征和零剪切应力位置不变性,即剪切应力为零位置始终处于阻尼器间隙的中间位置、不受加载速度影响。在此基础上,将轴对称模型简化为阀式磁流变阻尼器的平行板模型,并通过对磁流变液特性参数与电流之间的相关性拟合导出了磁流变阻尼力与加载速度、输入电流之间的函数关系。为增强非匀速加载条件下磁流变阻尼器平行板模型的适用性,提出了改进平行板模型,与实验数据的对比分析表明,改进平行板模型具有较好的精度,为结构半主动控制中磁流变阻尼器输入电流的高效反算提供了基础。     

冲击缓冲用磁流变阻尼器的响应特性模型与实验研究

针对冲击缓冲用磁流变阻尼器对快速性的要求,对其响应特性进行理论建模与实验研究。根据磁流变线圈电磁电路,建立了磁感应强度响应特性理论模型,并用频率测定方法确定了响应时间常数。通过实验测试了不同电流条件下磁流变阻尼器的磁感应强度阶跃响应,结果表明不同幅值的激励电流对磁感应强度的响应并无明显影响,获得上升阶跃平均响应时间常数为4.9 ms,下降阶跃平均响应时间常数为2.8 ms。建立了剪切屈服应力的二阶响应模型,并利用冲击实验台测试了冲击载荷下磁流变阻尼器剪切屈服应力的阶跃响应,通过模型拟合获得响应时间常数为4.8 ms。实验结果表明剪切屈服应力二阶模型能较好地吻合实验响应曲线,说明该模型能够较准确地描述冲击条件下磁流变阻尼器的响应特性。     

一种新型电涡流阻尼器及阻尼性能研究

基于电涡流原理提出一种新型的可用于航天器振动被动抑制的电涡流阻尼器。首先,依托数值仿真建立阻尼器的磁场和力学有限元分析模型,对阻尼器的性能进行分析计算。其次,在振动测试实验台上进行阻尼特性测试,获得了小位移0.1 mm、大位移1 mm下的1 Hz～50 Hz频率范围内正弦激励作用工况下的阻尼系数。然后根据Bouc-Wen滞回模型建立了阻尼器的力学模型,研究了负载、阻尼器结构、交变洛仑兹力之间的关系。研究结果表明这种新型的电涡流阻尼器在外载激励作用下能够输出与仿真结果较为接近的阻尼力,且阻尼系数随激励频率变化具有明显的规律性,根据仿真和实验结果建立的阻尼力力学模型可以很好地用于电涡流阻尼器的力学特性仿真分析。     

具有复位功能的阻尼耗能支撑滞回模型与抗震性能研究

在传统磁流体阻尼器基础上提出了一种具有复位功能的阻尼耗能支撑,对传统Bouc-Wen模型进行了改进,建立了适用于阻尼耗能支撑的恢复力计算模型,并在Simulink环境下对改进的双Bouc-Wen模型进行仿真分析,将仿真结果与支撑有限元模拟分析结果进行了对比;基于OpenSees平台,对改进的双Bouc-Wen模型进行二次开发,并对采用具有复位功能的阻尼耗能支撑和普通防屈曲支撑的9层Benchmark钢框架结构模型进行了抗震性能对比分析。结果表明,双Bouc-Wen模型仿真得到的滞回曲线与有限元模拟得出的滞回曲线吻合较好,可以很好地描述阻尼支撑旗形滞回特性,具有复位功能的阻尼支撑可有效减小钢结构的最大层间位移及震后残余变形,阻尼耗能支撑结构具备良好的可恢复性。     

迟滞的磁流变阻尼器的随机最优控制力

用Bouc-Wen迟滞模型描述磁流变阻尼器的动力学特性,分离阻尼器控制力的半主动部分和被动部分,被动部分结合到受控系统.先将该系统变换成等价的非迟滞的非线性随机控制系统,再运用随机平均法导出关于能量的It随机微分方程.根据随机动态规划原理,建立控制总能量的动态规划方程,并由此确定非clip的最优控制力.最后通过数值结果表明该控制力的有效性.     

磁流变阻尼器与拉索振动控制研究

磁流变阻尼器是一种新型智能装置,具有阻尼力连续逆顺可调并且可调范围大、良好的温度稳定性以及很好的耗能减振等特点,因而在拉索振动控制中较其它阻尼器具有显著的优势.本文总结介绍了自2000年以来应用磁流变阻尼器抑制拉索振动方面的主要研究成果.进行了拉索-磁流变阻尼器系统的减振性能仿真研究,得到了拉索模态阻尼比与阻尼器安装高度、输入电压等参数的关系,提出了应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制的数学模型和工程实用设计方法.开展多次现场试验研究,全面评估了磁流变阻尼器的实际减振性能.开发了磁流变式拉索减振新技术,并已于2002年在岳阳洞庭湖大桥全桥实施.作者发明了一种永磁调节式磁流变阻尼器,解决了供电无保证时磁流变阻尼器的应用问题;并将其应用于长沙洪山大桥的拉索减振.近4年来显示了磁流变阻尼器对拉索良好的减振效果.     

一种磁流变阻尼器的阻尼器控制器的实验测试

介绍了一种基于Signum函数的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的算法,建立了基于快速控制原型技术的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的快速原型系统及基于dSPACE实时仿真系统的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的虚拟测试系统.研究结果表明基于Signum函数的磁流变阻尼器的阻尼器控制器具有良好的阻尼力跟随能力.     

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-rheological简称MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,本文引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力能够输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA II)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。     

磁流变阻尼器对斜拉索振动控制研究

大跨度斜拉桥拉索的风雨振现象越来越引起人们的重视,应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制是一种新的探索。本文采用模态坐标表示的拉索运动方程和Bingham模型,对磁流变阻尼器-拉索系统的阻尼特性进行了全面仿真模拟,得到了阻尼器安装位置、外部激励大小及阻尼器输入电压等参数对系统前三阶模态阻尼比的影响规律,介绍了在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制的试验研究情况,试验与仿真结果具有很好的一致性,表明仿真计算模型和方法是正确的和可行的。对磁流变阻尼器减振效果的仿真计算表明,该阻尼器具有很好的减振性能。在实际风雨振发生时实测的加速度响应进一步印证了仿真结果,表明应用磁流变阻尼器能很好地抑制拉索风雨振现象,磁流变阻尼器将是抑制拉索风雨振一种非常有效的手段。这些对于应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制具有重要的指导意义。     

Design of magnetorheological damper with a combination of shear and squeeze modes

Magnetorheological (MR) damper is a semi-active suspension device that uses MR fluid to produce controllable damper. The mechanical properties of the suspension can be controlled by adjusting the yield stress of MR fluid. This paper presents the design of a new concept for MR damper with a combination of shear and squeeze working modes. Finite Element Method Magnetics (FEMM) was utilized to simulate the magnetic field generated by electromagnetic coils in MR damper. The MR damper was designed and fabricated according to the simulation results. The experimental tests were performed under quasi-static loading in three different conditions; shear mode, squeeze mode and combination of both modes. The results showed that the mixed mode MR damper has produced a unique damping characteristic where in general, a higher damping force has obtained in mixed mode than single mode.     

基于磁流变阻尼器的结构振动优化控制

磁流变（MR）阻尼器利用MR流提供可控性是当今最新的半主动控制装置，工程应用前景十分广阔，但由于MR阻尼器所固有的高度非线性动特性，使得描述其阻尼力-输入电压关系的逆向动特性的数学模型很难得到，而逆向动特性模型对实现整个控制策略又是至关重要的。本项研究针对这一问题提出运用神经网络技术建立MR阻尼器的神经网络模型来模拟其逆向动特性，并设计与之相适应的控制系统，建立起基于MR阻尼器的结构振动控制的有效分析方法，通过数值仿真结果探讨所提出的结构控制策略的有效性。