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。     

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.     

磁流变纳米复合材料减振器的磁路分析

为解决磁流变纳米复合材料减振器磁路设计问题,研究了磁流变纳米复合材料减振器磁路计算方法,并对磁流变纳米复合材料减振器的结构进行改善,利用ANSYS软件对改善后磁流变纳米复合材料减振器磁路进行了仿真分析,仿真结果与理论相结合,验证磁路计算及结构改善的正确性。改善后磁流变纳米复合材料处磁场强度最先达到饱和状态,对磁流变纳米复合材料减振器磁路的设计及优化提供了有效的思路和方法。     

基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究

针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模式的特性,设计了刚度、阻尼均可变化的减振器,并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场仿真分析;试制减振器原理样机,在INSTRON万能拉压试验机上,测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试验结果表明:在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55.4%,阻尼变化可达214.3%,证明了该设计方案的可行性。     

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。     

基于磁流变弹性体的坦克陀螺仪组减振器设计

坦克战时所处的复杂振动环境会造成稳定器陀螺仪组测量精度下降,进而影响射击精度。从陀螺仪组减振需求和安装空间要求出发,介绍一种基于压缩工作模式的磁流变弹性体减振器设计方法,并通过有限元仿真软件对减振器磁路设计合理性进行分析。制备天然橡胶基和顺丁橡胶基磁流变弹性体样品,并利用磁强计对振动样品进行测试,比较了不同硫化磁场强度对磁流变弹性体样品性能的影响。对该减振器进行的振动试验结果表明,采用不同橡胶基体得到的磁流变弹性体减振器均具有刚度可变的特性,仿真中作随机振动时也有较好的减振效果。     

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.     

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.     

磁流变减振器变阻尼特性对车辆平顺性的影响

对盘形缝隙磁流变减振器阻尼特性进行理论分析和实验研究后,得出该减振器阻尼特性、磁感应强度与活塞运动速度之间的关系式。在不实施控制策略的前提下,利用2自由度悬挂系统分析了磁流变减振器阻尼特性变化对车体垂直振动加速度均方响应和动行程均方响应的影响,指出活塞在高速运动时难以对磁流变减振器进行变阻尼控制的原因,同时得出磁流变减振器阻尼特性随活塞运动而变化的特性对悬挂系统的影响,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的实际应用提供了有价值的理论依据和实验结果。     

冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析

为研究轮式车辆的电涡流减振器在行进间冲击载荷下的动态特性,结合电涡流理论设计了一种永磁式电涡流减振器,并基于等效磁路模型和麦克斯韦方程分析了其导体筒表面空气间隙处磁感应强度与阻尼力之间的关系;同时,利用有限元法对永磁式电涡流减振器的静、动态磁场分布进行了研究,并分析了不同结构参数对其阻尼特性的影响及不同运动速度下的示功特性曲线。通过建立1/4车辆悬架动力学模型和基于高斯滤波白噪声的随机路面激励模型,对车辆行进间冲击载荷下永磁式电涡流减振器的动态特性进行了分析。结果表明：永磁式电涡流减振器的磁场在动态条件下会发生退磁以及磁感线趋速聚集现象,各结构参数对其阻尼特性的影响较大;永磁式电涡流减振器的响应速度快,压缩、复原阻尼力恒定且平稳,可以高效、快速地消除轮式车辆越野时受到的路面激励和车载武器射击时的冲击载荷,能够有效抑制车体振动。研究结果对提高轮式车辆的越野机动性以及车载武器的射击精度具有重要意义。     

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。     

电场磁场对电流变液体减振器性能影响的研究

由于电流变液和磁流变液具有良好的可控性能和力学性能而在工程上具有广阔的应用前景.本文将其用于环形间隙通道外置的双缸电流变液体减振器.同时,对电流变液减振器在同时外加电场和垂直磁场作用下阻尼力的变化进行了理论研究和台架实验研究.结果表明,在外加电场和垂直磁场作用下,电流变效应得到加强,改善了减振器的示功特性.     

磁流变阻尼器件设计中若干技术问题探讨

对磁流变阻尼器件设计中值得注意的若干技术问题,如磁流变液、工作模式、磁路结构、导磁材料、线圈和机械结构体积补偿方法等进行了仔细探讨,展望了磁流变技术的应用前景,提出了今后努力的方向。     

磁流体密封的磁路设计及磁场有限元分析

为了在磁流体密封结构的密封间隙内获得最大的磁能积以及提高磁流体密封的耐压能力,在磁路设计理论和磁流体密封理论的基础上,对一种并联型的磁流体密封结构进行磁路设计,采用有限元法数值计算出磁流体密封结构中的磁场从而计算出磁流体密封耐压能力,并对计算结果进行了分析和讨论。结果表明:极靴与永磁体结合处的漏磁以及中间极靴轴向长度较短,导致中间极靴与两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差成非线性关系,也导致了磁路法低于有限元法计算出的磁流体密封耐压能力;中间极靴下密封间隙内磁感应强度较大导致两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差近似相等。     

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.     

磁流变弹性体调频吸振器的研制

传统的动力吸振器吸振频带较窄,限制了稳定性和吸振效果的提高,影响了其应用范围.而磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场可控的智能材料.本文利用磁流变弹性体作为动力吸振器的弹性元件和阻尼元件,并采用移频调谐的控制方法,设计了一种可调频的动力吸振器.对其进行的动力特性的研究表明,该吸振器移频范围较宽,在较宽的吸振带宽内具有较好的吸振效果.     

基于有限元方法的磁流变阻尼器性能的仿真研究

研究了采用ANSYS有限元仿真工具对磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器性能进行仿真预估的方法.针对具有相对位移自传感功能的磁流变阻尼器,通过对其二维静磁场有限元模型的仿真分析可以得到阻尼通道区的磁场分布.借助有限元仿真分析结果和磁流变阻尼器混合工作模式的阻尼力学模型,建立了基于MATLAB/SIMULINK工具的磁流变阻尼器的性能预估仿真模块,可以获得阻尼器的阻尼力特性.     

Magnetic circuit design for the squeeze mode experiments on magnetorheological fluids

Magnetorheological (MR) fluid is a manageable fluid that exhibits drastic changes in rheological properties and interchangeable depending on the applied magnetic field strength. The fluid is potentially advantageous to be employed in many applications. This paper presents the design of test equipment for the performance of compression and tension tests. Finite element method magnetics (FEMM) was used to analyze the magnetic field distribution through the MR fluid. The test equipment was constructed and modified according to the operational principles, conditions and simulation results. The tests were performed in a vertical direction to the DC magnetic field generated by a coil. Experimental results showed that the compressive/tensile stresses of MR fluids increased as the applied current increased. The test equipment was utilized to investigate the performance of the MR fluid in squeeze mode.     

Simulation and experimental investigation of finishing forces in magnetic field assisted finishing process

Finishing forces in magnetic field assisted finishing process are normal force responsible for indentation and tangential force responsible for removal of indented materials. Analysis of finishing forces helps to understand the process mechanism and to control the process precisely. Simulation of finishing forces in magnetic field assisted finishing process is conducted using two finite element method based software packages. The experimental study confirms the simulation results as the difference between the obtained results from both the study is very small. A model is simulated for material removal using magnetorheological fluid having diamond abrasive particles on Ti alloy workpiece surface to predict material dislodgement during finishing. The significance of each process parameters is found out with the help of statistical analysis. The significant process parameters for normal force are abrasive volume concentration, working gap and carbonyl iron particle (CIP) volume concentration and for tangential force are tool rpm, working gap, and CIP volume concentration. It is perceived that the normal force rises with a surge in CIP concentration and reduction in abrasive concentration in MR fluid, working gap and tool rpm. The magnitude of tangential force rises with increased tool rpm, CIP concentration, abrasive concentration and decreased working gap.