汽车磁流变液离合器的设计

为解决当前汽车自动变速器中多片摩擦式离合器存在的缺陷,提出并设计一种新型的汽车磁流变液离合器。介绍磁流变液离合器的工作原理;设计离合器的机械组合结构,详细说明档位结构和散热结构的设计;设计磁路结构,并利用ANSYS有限元分析软件对磁路进行优化。设计的磁流变液离合器可以避免因摩擦片间的滑磨带来的故障及功率损耗,使驱动系统更安全节能;磁流变液在固态和液态之间的毫秒级可逆转化,使得离合器响应速度更快,提高了汽车的变速响应性能。     

考虑边界滑移和惯性效应的磁流变液缓冲器特性分析

为满足某埋头弹火炮反后坐装置对不同弹种发射时的可调节适配性,并在满足最大后坐力的同时减小最大后坐位移,提出了一种基于多级环形通道的磁流变液缓冲器。利用有限元方法分析了缓冲器磁路,得出了阻尼通道平均磁感应强度与励磁电流的关系;利用安东帕流变仪测试数据,辨识了磁流变液在零磁场和磁场下的模型参数;建立阻尼通道中磁流变液的流动微分方程,在考虑惯性项和边界滑移条件下,得出了阻尼通道内磁流变液的流速分布特征,推导了缓冲器的阻尼力与活塞速度之间关系;根据理论研究结果,制作磁流变液缓冲器,构建了落锤冲击实验台,并进行不同冲击速度的冲击实验。研究表明：不同惯性效应和边界滑移条件下磁流变液流动速度分布规律相似,但流动速度峰值不同;边界滑移系数为0.000 1时磁流变液缓冲器的理论缓冲力与实验值接近;在冲击速度为1.55 m/s、电流从0 A变化到3 A时,缓冲力峰值增大了15 000 N;在冲击速度为1.90 m/s、电流从0 A变化到4 A时,缓冲力峰值增大了25 000 N.     

智能材料与土木工程结构振动控制

论述了几种智能材料结构系统的基本工作原理和力学特性,介绍了其在土木工程结构中的一些应用及相关研究,指出在研究与应用过程中存在的一些问题,展望了今后的发展前景,并提出了一些建议.     

磁流变液阻尼器被动控制框架结构地震动反应的仿真分析

为探讨MR damper在框架结构地震响应控制中的应用,在El-centro和Kobe地震波的激励下,当MR damper输入不同电压时应用Matlab中的Simulink仿真软件对三层框架结构地震响应进行数值模拟,获得了结构在有MR damper被动控制和无MR damper控制时的地震响应,包括水平位移时程、速度时程、加速度时程响应曲线,并提取各曲线的峰值,对比分析了在不同输入电压下MR damper的控制效果。结果表明,MR damper被动控制有效地减小了结构地震动响应,在地震波峰值滞后的地震激励中控制效果更佳,进而给出了布置MR damper的合理建议。     

精密仪器隔减振平台振动控制效应分析

为解决宽频激励(0～100Hz)对精密仪器设备正常工作带来的振动问题,采用研制的磁流变弹性体(magnetorheological elastomers,简称MRE)隔减振装置和高耗能隔振支座对精密平台实施振动控制。提出半主动控制装置与被动控制装置相结合的混合控制方案,结合各减振装置力学模型及平台运动姿态分析,建立“七自由度”的隔减振平台模型及其运动方程;设计与平台振动控制方案相适应的模糊控制器,并利用SIMULINK仿真软件对所建立的精密仪器隔减振平台进行动力仿真分析。结果表明：平台质心处竖向Z、绕X轴向及绕Y轴向的加速度与功率谱幅值显著降低,加速度峰值与均方根控制效果可达80%,控制效果显著。     

磁场作用下磁流变液的流变行为

制备了羰基铁粉为磁性颗粒的水基磁流变液。分别测定了该磁流变液磁场作用下的流变行为及零场流变行为,并采用Bingham模型和Casson模型及剪切稀化关系对获得的流变行为进行了拟合计算,探讨了磁流变液的剪切屈服强度和磁场强度之间的响应关系。研究表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为;磁场作用下,磁流变液的剪切应力和表观粘度显著增高,剪切屈服强度从约2Pa增大到约80kPa;剪切率为50s-1时的表观粘度从约64mPa.s增加到约1600Pa.s;该磁流变液的剪切屈服强度与磁场强度之间存在指数关系,其值约为1.7~1.8。     

自适应磁流变悬架半主动控制研究

针对目前应用于汽车悬架系统的磁流变减振器工作时需要外部电源和控制设备的问题,设计了一种新型磁流变减振器,该减振器在无需外部电源和控制设备的条件下实现了对振动的自适应控制。研究了该减振器的结构特征和电能收集理论模型,并进行了模拟仿真。利用该减振器构建了无需外部电源和控制设备的汽车自适应磁流变悬架半主动控制系统,在1/4悬架实验台上进行了实验研究,实验结果表明,该控制系统是可行的,明显提高了汽车行驶的平顺性。     

基于RVE方法的磁流变弹性体力学行为的预测

磁流变弹性体是一种在不同磁场条件下力学性能可控的智能材料。磁流变弹性体的模量为无磁场下材料的模量和磁场诱导产生的模量之和。运用基于周期性边界条件的代表性体积单元法,用理论和有限元两种方法对比研究了无磁场下磁流变弹性体的宏观弹性模量和剪切模量。通过引入Maxwell应力张量,研究了磁流变弹性体在不同磁感应强度下对磁场诱导产生的弹性模量和剪切模量的影响。用RVE的方法证明了,磁流变弹性体由于磁场诱导产生的弹性模量是负数,但总的弹性模量是正数,且其大小随磁感应强度的增大而增大。而其初始剪切模量则始终为正数,其大小随着磁场强度的增大而增大,这与偶极子理论推导得到的结论一致。     

基于非凸本构模型的磁流变流体圆管流动分析

采用了基于唯象相变理论的非凸本构关系,对圆管中磁流变流体的层流运动进行了分析。所采用的本构关系能模拟磁流变流体特有的剪切力-应变率关系中的滞回特性。通过分析,建立了圆管层流的流速分布函数,同时对圆管层流的流量进行了计算,给出了固定磁场强度时的压力-流量特性曲线。对分别采用的非凸本构模型和宾汉本构模型的流速和流量公式用数值分析的方法进行了比较,验证了非凸本构模型的优点。     

基于模糊自抗扰的镜像加工稳定支撑控制北大核心

针对大型薄壁零件镜像加工过程中的稳定支撑问题,提出了基于模糊自抗扰的力/位混合控制策略。通过支撑-工件系统模态锤击实验,分析了磁流变集成支撑装置线圈中电流变化对系统模态参数的影响。设计了支撑侧基于模糊线性自抗扰控制(FLADRC)的力/位混合柔顺控制策略,通过MATLAB/Simulink仿真实验平台建立了系统控制模型并进行了仿真分析。仿真结果表明,相较于传统PID控制,FLADRC对目标函数跟踪速度快、误差小,鲁棒性与自适应能力强。通过薄壁件镜像铣削实验验证所设计控制策略的有效性。研究结果表明,该控制策略可有效维持工件加工时支撑侧的稳定支撑。