多级径向流动型磁流变液减振器理论与实验

针对轴向流动型磁流变液减振器有效阻尼通道短和磁场利用率不高的问题,提出一种多级径向流动型磁流变液减振器;建立了磁流变液径向流动控制方程,并对其进行了合理简化,采用双粘本构模型导出磁流变液径向流动速度的表达式;利用定积分法分析了磁流变液惯性效应对径向压力梯度影响;得出了基于准稳态与非稳态流动的磁流变液减振器阻尼力计算方法。为了验证理论分析的合理性,按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了多级径向流动型磁流变液减振器,利用J95-I型油压减振器实验台对其进行了阻尼特性实验,比较了不同激励电流下的磁流变液减振器阻尼力的实验值与理论值。     

磁流变液减振器的多目标优化与设计

磁流变液减振器由于其结构简单、可靠性高、稳定性好、减振效果出色等优点,成为了当今国内外学者和生产商研究和开发的热点。磁流变液是磁流变液减振器的核心元件,通过改变外加磁场,可以可逆、连续、快速的调节其粘度。磁流变液减振器在车辆的半主动悬架系统中起着关键性的作用,为了能让车辆快速、平稳的行驶,磁流变减振器需要具备良好的动力学籽陛、低功耗特性以及良好的系统响应,但目前绝大多数的研究与设计仅仅是以其中某一项为目标进行优化,优化出来的磁流变液减振器很难满足综合性能要求。此项目从多目标的角度出发,通过遗传算法计算其结构参数,设计出适用于实际车型应用、满足综合性能的磁流变减振器。     

磁流变减振器磁路设计与结构优化

设计了基于混合工作模式的微型汽车磁流变减振器,讨论了结构参数对磁流变减振器阻尼力和可调系数的影响.提出了基于磁路设计的结构优化方法,对磁流变减振器的一些关键尺寸进行优化、计算,以确保各部分磁化工作点接近于饱和工作点,阻尼通道处的磁场强度达到设计要求,且磁响应时间最短.电磁有限元计算结果验证了磁流变减振器的磁路设计.应用磁路优化设计方法设计、制造了3个原型磁流变减振器,并完成了台架试验.试验验证了理论模型的预测.表明磁路优化设计方法是正确和有效的.磁路优化设计方法能够使磁流变减振器的结构更加紧凑,能量利用率更高,调节范围增大,响应速度加快.     

基于双粘本构模型的汽车磁流变液减振器阻尼特性分析

将磁流变液在环形阻尼通道的流动简化为无限宽平板间的准稳态流动,建立了磁流变液平板准静态流动方程,利用磁流变液的双粘本构模型、边界条件和相容条件,得出了磁流变液速度分布,并分析了不同粘度比对磁流变液的流动速度分布的影响,在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对汽车磁流变减振器的阻尼特性进行理论预测,并研究了磁流变液减振器的双粘阻尼特性.按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变减振器,在山川减振器公司对此进行了台架试验研究,试验结果表明应用所提出的理论分析模型和设计原理是可行的.     

单筒充气型轿车磁流变液减振器研究

针对传统的双筒型磁流变液减振器底阀容易堵塞和单筒浮动活塞密封困难的问题,提出了一种单筒复合节流充气气囊补偿的磁流变液减振器。利用实验数据辨识了磁流变液的Herschel-Bulkley本构模型参数;建立了环形阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,利用Herschel-Bulkley本构模型得出了磁流变液速度分布表达式;研究了非牛顿流体环形通道节流、牛顿流体小孔节流和气囊补偿共同作用下的阻尼力计算方法。根据某轿车悬架参数要求,设计制作了磁流变液减振器样机;利用WDTS型油压减振器实验台对其进行了示功特性测试。测试结果表明:在不同电流激励作用下,磁流变液减振器的理论阻尼力值和测试值吻合较好,所提出的分析方法是合理的。     

基于组合目标函数的磁流变减振器优化设计

以线圈消耗功率和活塞体积为目标函数,以可调阻尼力和时间响应常数为约束条件,以几何及线圈参数为设计变量,研究使目标函数最小化的磁流变减振器结构优化设计方法.推导了流动模式磁流变减振器的阻尼力计算公式,建立了磁流变减振器时间响应常数和线圈功率表达式.以有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)为优化工具,对磁流变减振器进行了结构优化设计.优化结果表明:优化后磁流变减振器体积明显降低,线圈功率减小,时间常数缩短,达到了优化目的.     

叶片式磁流变液减振器的结构设计及磁场分析

介绍一种基于传统叶片式液压减振器设计的叶片式MRF减振器的工作原理,提出两种结构方案。利用ANSOFT电磁场分析软件对两种不同方案的减振器进行磁场有限元分析,得到磁场分布相对比较理想的一种方案。采用磁场有限元分析的方法对叶片式MRF减振器的结构设计进行优化,可以有效提高减振器的性能。表明有限元分析方法在磁流变液减振器磁路设计中具有重要的应用价值。     

旁通小孔与环形通道并联型轿车磁流变液减振器

针对磁流变液减振器体积补偿与活塞换向时阻尼力非圆滑过渡问题,提出一种具有串级环形通道、并联旁通小孔、浮动活塞充气补偿的磁流变液减振器结构。依据磁流变液流变学测试数据确定Biplastic-Bingham本构模型参数;建立阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,结合本构模型得到流经活塞流量与上下腔压力差的关系;研究活塞旁通小孔节流、导向环状间隙节流、浮动活塞补偿和各部件间摩擦力共同作用下阻尼力的计算方法;依据国产某型号轿车悬架技术参数,设计制作磁流变液减振器样机,并对样机进行示功特性测试。测试结果表明:减振器示功曲线圆润饱满,各种励磁电流下磁流变阻尼器的理论阻尼值与测试值能较好吻合。     

基于磁流变液阻尼减振器的建筑结构半主动控制研究

基于相似理论，制作了某3层建筑结构的相似结构，建立了一个4自由度的振动系统；根据结构的振动特性对磁流变液阻尼减振器进行了优化设计，求得了磁流变液阻尼减振器的质量、阻尼系数及刚度；设计一套用于建筑结构的半主动振动控制测试系统，对磁流变液阻尼减振器的减振效果进行了试验研究，在同时考虑结构固有频率以及外界磁场强度的情况下，安装磁流变液阻尼减振器能使结构的振幅明显减小，整个振动过程较为稳定，验证了磁流变液阻尼减振器的减振效果。     

磁流变减振器高频硬化特性建模及优化

为准确反映磁流变减振器(MRD)的高频输出特性,基于考虑液体流动惯性和可压缩性的基本磁流变减振器模型,结合高频情况下的MRD内部流动特征,引入流动局部损失成分并考虑磁流变减振器液室内压力分布规律提出了修正的高频模型。为验证模型的准确性,采用动态分层的动网格方法进行了在活塞高频往复运动下磁流变液室内流动情况的计算流体力学(CFD)仿真并获得阻尼力输出。仿真结果表明,提出的模型能够反映磁流变减振器的高频动态硬化情况并准确地预测高频特性曲线中峰值对应频率和峰值大小。最后基于修正的理论模型在保证低频使用性能的前提下以改善高频动态硬化为目标对MRD结构参数进行了优化设计,改善了其高频硬化特性,为MRD的应用和设计提供了参考。     

基于Herschel-Bulkley模型的火炮磁流变后坐阻尼器设计与分析

针对枪炮冲击型MR阻尼器的特点，以某单管25mm火炮为研究对象，基于Herschel-Bulkley本构模型，建立了该25mm火炮磁流变后坐阻尼器的轴对称一维层流模型。同时运用ANSYS软件，建立了该阻尼器MR阀的电磁有限元模型，求得了环状流口间MR流体的磁通密度。将MR流体流动模型和MR阀有限元结果相结合，求得了不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。建立了火炮后坐运动方程，评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响。     

一种剪切式磁流变车削减振器的设计与减振试验

将智能材料——磁流变液应用于外圆车削振动控制的研究中。针对普通CA6140车床的结构,通过结构设计、磁路设计研制了一种剪切模式的磁流变车削减振器。建立了基于磁流变减振器的车削系统动力学模型,并通过仿真验证了减振效果。利用有限元法对减振器的磁路进行了优化,优化后磁路面积相对初始设计减小24%,使减振器结构更紧凑,且磁场在非磁流变区域的损耗减小,从而提高了减振器的工作效率。建立外圆车削减振试验系统来对磁流变减振器的减振效果进行试验研究,结果表明减振器可以对车削振动进行有效地控制。     

振动系统中磁流变流体阻尼模型的研究

研究了磁流体的阻尼力特性,提出了基于粘性阻尼和回滞阻尼组成的迟滞阻尼力模型,进行了磁流变阻尼器阻尼力的响应谱分析,并用Newmark数值积分方法分析了带有磁流变流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应.结果表明:迟滞阻尼力模型能够很好地描述磁流体阻尼器的力学性能,而且形式简单,概念明确,适合实际应用.     

汽车磁流变阻尼器的设计与试验研究

根据Bingham塑性流体模型,提出了混合工作模式的磁流变阻尼器的设计原理,按照长安微型汽车的技术要求,设计和制作了汽车磁流变阻尼器,并对此进行了实验测试。实验结果表明：所提出的设计原理是可行的,对设计特殊阻尼特性的磁流变阻尼器有一定的指导意义。     

磁流变阻尼器用于直升机“地面共振”半主动抑制

磁流变阻尼器是一种半主动的阻尼装置,将其用作桨叶减摆器和起落架阻尼器是直升机“地面共振” 抑制的一项新措施。针对磁流变阻尼器的非线性特性,采用能量法得到了磁流变阻尼器的等效线性阻尼。建立了含磁流变阻尼器的机体平面二自由度和刚性桨叶的“地面共振”分析模型,得出了直升机“地面共振”的稳定性区域。分析计算表明,磁流变阻尼器能在不同情况下提供抑制“地面共振”所需要的阻尼,达到半主动抑制“地面共振”的目的。     

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.     

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。     

磁流变液及其阻尼器的制备与性能研究

研究了一种新型MR液和MR阻尼器;用振动样品磁强计测试了MPS-MRF-25羰基铁粉的磁性能;用磁流变仪测试了MR液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了MR液的抗沉降稳定性;用电液伺服材料性能试验机测试了MR阻尼器的性能.结果表明MPS-MRF-25羰基铁粉具有优良的磁性能;以其制备的MR液具有较好的抗沉降稳定性和温度稳定性;MR阻尼器在2A电流下可以达到15kN的阻尼力.     

磁流变阻尼器管道流动特性研究

磁流变阻尼器是一种应用广泛的磁流变器件,其利用磁流变液独特的磁流变效应的工作.然而,磁流变体阻尼器设计中,一般地将磁流变液作为粘性流体建立流动的力学模型,进行流动分析以及参数设计,这样设计的结果与实测出现了较大的误差.本文将磁流变体作为一种粘塑性流体,建立了描述磁流变液流动的力学场和电磁场耦合的流体动力学基本方程组,分析研究了磁流变阻尼器沿狭长管道流动的特征,为磁流变阻尼器的设计提供了可靠的理论基础.     

汽车磁流变阻尼器磁路设计及相关问题研究

根据磁路设计基本原理,讨论了基于混合工作模式的汽车磁流变阻尼器的磁路特点,确定了磁路的结构参数和磁学参数,分析了磁路中存在的磁饱和现象及其影响因素.利用有限元软件ANSYS对本文设计的汽车磁流变阻尼器磁路饱和问题进行分析,得到了直观的磁感应强度分布图,比较研究表明本文分析结果与有限元分析的结果吻合.