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。     

磁流变阻尼器简化力学模型研究

基于磁流变液体在不同磁场和剪切率下流变特性和磁流变阻尼器在混合模式下的力学原理,推导出包含四个待定系数的磁流变阻尼器简化力学模型。利用MTS8701系统测试的磁流变阻尼器的阻尼力与活塞杆运动速度及励磁电流的试验数据,对磁流变阻尼器简化力学模型进行了系数辩识。用磁流变阻尼器的电压驱动和电磁系统动态响应时间加上磁流变液体成链时间作为磁流变阻尼器的响应时间,建立了带时滞因子的磁流变阻尼器简化力学模型。试验与仿真分析结果表明,该简化力学模型能反映其基本力学特性。     

磁流变冲击后坐控制系统试验研究

针对磁流变阻尼器用于火炮后坐缓冲时对响应时间的严苛要求,对磁流变冲击后坐控制系统进行冲击试验研究。对设计的磁流变阻尼器进行固定电流下冲击特性试验,获得输出阻力模型。对阻尼器线圈电流及输出阻力响应时间分别进行试验测试,提出磁流变冲击后坐轨迹跟踪控制系统方案,期望可控阻力能准确跟踪理想阻力曲线。通过用固定曲线无反馈控制及双闭环反馈控制对磁流变后坐控制系统进行3 g、4 g药量冲击试验结果比较知,采用反馈控制能显著减小磁流变后坐阻力响应时间,获得快速跟踪性能,后坐阻力充满度更好。后坐位移相同时可减小后坐阻力峰值;后坐阻力峰值相同时可显著减小后坐位移。由4g药量中后坐阻力曲线下滑结果分析知,阻尼力可调系数作为重要特性参数在进行磁流变阻尼器结构设计时必须足够大。     

磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析

摘 要：首先,试验测试了不同速度和电流变化下,大吨位磁流变液阻尼器的响应时间;然后,对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟,基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间,并与试验数据做了比较。最后,研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响。结果表明,可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间;电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素,减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径;电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况;无论是上升还是下降,电流初值越小,涡流对阻尼器磁路的影响越大,阻尼力响应时间也越长。研究还表明,缩短电流的响应时间,会带来更大的涡流,并不一定能缩短阻尼力的响应时间。     

磁流变液阻尼器动态响应及其影响因素分析

动态响应时间是磁流变阻尼器的一个非常重要的性能参数,它直接决定着磁流变阻尼器的控制频率、应用范围和使用效果.本文定义由初始阻尼力变化到稳态阻尼力与初始阻尼力之差的63.2%时所需要的时间为动态响应时间,对测得的阻尼力上升过程和下降过程曲线进行了数据处理和统计分析,得到了不同测试条件下的响应时间常数,分析了电磁线圈连接方式、阶跃电流幅值、活塞速度值、工作温度等因素对汽车磁流变阻尼器动态响应时间的影响,并作了合理解释.     

某单缸双通道磁流变阻尼器的时间响应特性分析

所有实时控制应用都需要快速响应时间。为使磁流变阻尼器满足实时控制的需要,动态响应时间的研究就变得尤为重要。以某新型双通道磁流变阻尼器为研究对象,对影响阻尼器响应时间的各环节进行研究,通过仿真结果结合理论分析建立电磁响应模型,使用有限差分法建立磁流变液流变效应过程的数学模型,获得从断电到通电通道内流场及阻尼力的的变化过程,从而获得阻尼器的动态响应时间。通过阻尼器响应时间测试实验,获取阻尼器的实际响应时间,与理论计算的结果进行对比,验证该计算方法的可信性。     

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。     

火炮磁流变阻尼器试验分析与动态模型

火炮磁流变阻尼器工作在高速高冲击条件下,其动力特性及其力学模型与常用的磁流变阻尼器存在较大不同。针对某型号火炮设计了反后坐用磁流变阻尼器,并进行了5种不同电流下的动态测试,验证了该阻尼器对反后坐控制的可行性。由试验分析得,火炮磁流变阻尼器的输出力不仅与控制电流和后坐速度有关,还与高冲击条件下的磁流变效应的复杂性、惯性力、腔体内气体压力等因素有关。提出了用改进的多项式模型描述火炮磁流变阻尼器,该模型具有形式简洁,易于求解逆模型,便于实时控制等优点。通过参数辨识后的模型能较好的描述火炮反后坐过程中阻尼器的输出力。     

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。     

摩托车用磁流变阻尼器的可控电流驱动器

提出一种摩托车用磁流变阻尼器的可控电流驱动器的原理,研究其硬件电路组成和特性测试方案,介绍了在此基础上开发的摩托车用磁流变阻尼器的可控电流驱动器及其特性测试系统.测试结果表明,摩托车用磁流变阻尼器的可控电流驱动器具有良好的瞬态响应特性和线性度,可在摩托车用蓄电池供电环境下用于磁流变阻尼器的电流驱动.     

剪切阀式磁流变阻尼器动态特性实验研究

介绍了剪切阀式磁流变阻尼器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力的计算公式。对自行研制的剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等动态特性进行了实验研究。结果表明剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,阻尼力可调系数随电流变化连续可调。在相同振幅下,阻尼器的可调倍数随频率增大而降低,阻尼力随振动频率的增大而增大。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

磁流变阻尼器瞬态响应性能的研究

基于平行板流体理论,研究了磁流变液在环型极板间的流体力学特性,建立了磁流变阻尼器响应时间与阻尼器结构参数电路参数的关系.着重研究阻尼器结构参数、电路参数对磁流变阻尼器瞬态响应能力的影响,并预测了磁流变阻尼器流相转变的响应时间以及电路过渡时间.本文的结论对磁流变阻尼器结构设计以及性能评估具有重要的理论指导意义.     

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。     

汽车磁流变阻尼器动态响应测试方法

汽车磁流阻尼器动态响应时间直接决定着磁流变阻尼器的控制周期、应用范围和使用效果,测试其响应瞬态过程具有重要的学术意义和应用价值.根据平板模型瞬态流动理论分析结果和阻尼器实际运行条件,提出了利用MTS试验台提供三角波激励,加速度信号转换电平触发,高速信号记录仪采集阻尼力信号的测试方法,搭建了完整的测试系统,完成了不同激振速度和励磁电流下的测试.测试结果表明阻尼器几何尺寸确定后,响应时间不受施加电流的影响,只是活塞速度的函数,这与理论分析结果相吻合.     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

面向轨道车辆抗蛇行振动的磁流变脂阻尼器设计与台架测试

针对磁流变液阻尼器存在磁场利用率不高和磁流变液沉降导致控制特性劣化的问题,提出一种基于多级径向流动模式的磁流变脂阻尼器方案,将磁流变脂的多级径向流动分解为源流与汇流的对称组合,建立了磁流变脂径向流动的分析模型。利用磁流变脂微单元平衡得出了磁流变脂尊静态径向流动微分方程,采用磁流变脂双粘度本构模型和无滑动边界条件,导出了磁流变脂径向流动速度分布函数和径向压力梯度分布函数。绘制了磁流变脂在不同半径处流动速度分布图,得到了磁流变脂阻尼器的阻尼力计算方法。按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了基于多级径向流动模式的磁流变脂阻尼器样机,利用J95-I型油压减振器试验台对其示功特性进行了测试,结果表明在不同激励电流下的磁流变脂阻尼器理论示功特性与实验示功特性能较好吻合。     

磁流变胶泥磁致流变学行为微观动力学模型研究

针对磁流变胶泥材料在外加磁场作用下悬浮相内磁相互作用机理和材料设计参数不确定的问题,根据磁流变材料微观偶极子理论,建立铁磁颗粒在磁场中的平板单链模型,结合链与磁场夹角之间满足指数分布的规律,得出了磁流变胶泥材料剪切屈服应力的理论表达式;根据磁流变胶泥材料的实验数据,对理论分析模型进行了修正,使模型能更好地预测不同影响因素下的剪切屈服应力值;对磁流变胶泥剪切屈服应力与铁磁颗粒、质量分数、基体粘度等因素进行分析,为高性能磁流变胶泥材料的设计、制备提供理论指导。     

全通道有效磁流变阻尼器的性能测试与滞回模型

传统剪切阀式磁流变阻尼器在活塞上缠绕励磁线圈,导致1/2以上长度阻尼通道无效,影响阻尼器的最大出力。为了克服上述缺陷,在前期概念设计和理论分析的基础上,制作了2个全通道有效的磁流变阻尼器模型,测试了其在不同电流输入状态下阻尼通道处的磁场分布以及力-位移、力-速度等力学性能曲线,并通过对改进型Sigmoid模型的参数识别建立了模型阻尼器的动力滞回模型。研究表明,模型阻尼器阻尼通道处的磁场分布与有限元分析结果基本符合,其磁路结构可较好地实现全通道有效;全通道有效磁流变阻尼器的最大阻尼力比传统剪切阀式磁流变阻尼器的最大阻尼力提高一倍以上,阻尼力调节系数提高70%以上;改进型Sigmoid模型结构形式简单,识别精度高,可作为全通道有效磁流变阻尼器的动力滞回模型。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

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。