面向对象的磁流变液阻尼器设计及减振效果研究

针对桌小型钢框架结构的振动特性,基于非牛顿粘性流体模型,由磁流变液的物理性质,建立了磁流变液阻尼器的剪切应力模型,描述了磁流变液阻尼器的非线性特性,得到了磁流变液阻尼器的设计参数;利用制得的磁流变液阻尼器,对该结构进行了振动测试研究,结果表明,在使用制得的磁流变液阻尼器后,框架结构的第一阶耨动幅度与不加磁流变液阻尼器相比,减小了42%,而且整个过程较为平稳,验证设计的磁流变液阻尼器的阻尼效果,为磁流变液阻尼器的设计提供了理论和实验依据.     

模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振研究

针对磁悬浮装置参振质量大、刚度和阻尼低、振动幅值大时抑制振动效果差的问题,提出一种磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振的方法。由于磁流变阻尼器具有非线性和滞回特性,目前的力学模型还不够精确,为此提出采用模糊控制方法对磁流变阻尼器进行控制,建立了基于TMS320LF2407A DSP的模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮并联减振系统。理论分析与实验结果证明,采用模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振,可以达到理想的减振效果,振动幅值可由0.48mm减小到0.16mm。     

电流变阻尼器设计及在结构减振上的应用

在一类电流变液研制的基础上，根据结构减振及振动控制的要求和电流变液的性能特点，设计出了三种电流变阻尼器，并应用于不同的结构减振实验中，取得了很好的效果。研究中发现，电流变阻尼器的减振效果主要由阻尼效应和附加刚度引起的移频作用所致，减振效率依赖于电流变液的性能和阻尼器的结构设计。     

磁流变阻尼器在斜拉索减振中的应用

大跨度斜拉桥拉索的大幅振动及其控制越来越引起人们的重视，应用磁流变阻尼器进行拉索减振是一种新的探索。文中介绍在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验研究情况，得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性，结果显示拉索系统的模态频率在安装阻尼器后增大了3％－4％，模态阻尼比无阻尼器时增大了3倍－6倍。磁流变阻尼器的减振效果经历了实际风雨振的检验，在其他拉索发生大幅振动的情况下，装有磁流变阻尼器的拉索稳定如常，其振幅减小20倍－30倍。证明该阻尼器是拉索减振的有效手段。这些对于应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制具有一定的指导意义。     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

旋转式磁流变阻尼器及其驱动器研究

研制了转子具有圆柱体结构的旋转式磁流变阻尼器,转子的两个端面和圆柱面均为工作面,设计了适用于磁流变阻尼器的永磁密封装置,利用阻尼器内的磁流变液实现了动密封。应用有限元法对阻尼器模型进行了电磁场分析,结合有限元分析结果与磁流变液的本构关系,对磁流变阻尼器的力学性能进行了仿真研究。开发了用于磁流变阻尼器的驱动器,实现了应用工控机对阻尼器的屈服力矩进行控制。在此基础上,建立了阻尼器控制实验系统,对阻尼器的屈服力矩控制进行了实验研究。     

多孔泡沫金属磁流变液阻尼器设计及力学性能研究

磁流变液阻尼器的力学性能直接决定了其应用范围。目前的磁流变液阻尼器主要集中于大阻尼力的减振,而对于阻尼力范围较小的应用较少。对此,根据多孔泡沫金属材料的特性,论文设计了一种多孔泡沫金属磁流变液阻尼器,分析了其工作原理,并利用搭建的性能测试系统对其力学性能影响因素进行了研究。结果表明:该多孔泡沫金属阻尼器可用于小阻尼力方面的减振,而且其他条件相同时,采用泡沫金属铜产生的阻尼力比采用泡沫金属镍的阻尼力大,为磁流变技术的推广应用提供了新思路。     

磁流变弹性体隔振器的设计与振动特性分析

磁流变弹性体是磁流变材料的一个新的分支,兼有磁流变液和弹性体的优点,在结构振动的主被动一体控制中有着广泛的应用前景.利用磁流变弹性体的可控刚度和阻尼特性,基于挤压式受力方式,设计一种磁流变弹性体隔振器,并对其在不同外加控制电流和激励频率下的振动响应特性进行了相关试验测试,分析和研究外加控制电流和激励频率对隔振器的振动响应特性和隔振效果的影响.试验结果发现,在外加电流的作用下,磁流变弹性体能有效增大结构阻尼,改变隔振器振动响应谱峰值的频率和幅值,提高系统的隔振效果.结果表明所设计的磁流变弹性体隔振器能在外加电流的控制下,实现对结构振动响应峰值的移频和减幅作用,具有较好的主被动一体减振效果.     

基于MR阻尼器高空平台半主动抑振系统研究

针对自主研发的高空幕墙安装机器人作业平台进行了多维振动的研究。构建了以两自由度并联机构为主体结构,旋转式MR阻尼器为执行器的多维减振系统。采用Lagrange方程建立了减振系统的动力学方程,分析了其振动特性,设计了一种基于磁流变液剪切工作模式的旋转式磁流变阻尼器,分析了磁流变阻尼器的力学特性,对并联机构进行了运动学和动力学分析,并根据机构运动学方程推算出平台位置状态,多维抑振系统快速抑振。借助Matlab对整个系统进行了仿真实验,分析计算了该多维抑振系统的有效性和可行性。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬挂控制实验研究

将磁流变阻尼器应用于半主动悬挂系统。建立了基于磁流变半主动悬挂系统的二自由度1/2车体的履带车辆振动模型。应用LQR最优控制理论,提出了一种基于磁流变阻尼器的履带车辆半主动控制策略,并在振动实验台上进行了半主动控制实验,模拟了车辆通过正弦路面的情形,结果表明,应用该控制策略能得到良好的减振效果。     

基于磁流变液减振器的抑制深孔钻削颤振研究

深孔机床在钻削加工中出现颤振,会导致加工精度和效率降低、刀具与机床寿命缩短和有害噪声的产生。因此对颤振和其抑制技术的研究至关重要。通过对磁流变液效应机理以及工作原理的研究,设计出基于挤压模式的自适应磁流变液减振器,将其安装在深孔机床上。建立动力学模型并求得动力学方程,通过MATLAB的Simulink平台对动力学模型进行仿真,对比分析在不同转速下安装减振器的系统与未安装减振器系统的振动图形。结果表明:磁流变液减振器可以大幅、迅速地衰减振幅并缩短振动周期,因此自适应磁流变液减振器对机床切削颤振具有很好的抑制作用。     

磁流变液-泡沫金属减振器阻尼特性理论分析

为解决常规减振器控制力小减振效果不理想的问题,设计了一种基于磁流变液—泡沫金属两相结构的新型减振器,在减振器工作原理的基础上推导出了其阻尼力模型。利用MATLAB软件中的Simulink模块建立了该阻尼力的仿真框图,并进行了实例仿真分析,理论分析及仿真结果表明:外界激励、泡沫金属的等效孔数和孔径对阻尼力影响较大,而等效孔长度对阻尼力几乎无影响,这为磁流变液—泡沫金属减振器的设计提供了有益的参考。     

双筒单出杆式磁流变阻尼器力学特性研究

介绍了一种基于流动模式的双筒单出杆式磁流变阻尼器结构和工作原理,推导了其阻尼力公式。对基于上述结构的MRF阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等力学特性进行了试验研究。结果表明流动模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,其耗能减振能力优于传统的被动阻尼器。气囊导致压缩行程终点阻尼力放大,并可以在一定程度上消除复原行程的空程现象。而阻尼器的结构尺寸和所选用的磁流变液一旦确定,其可调倍数只依赖于最优的磁路设计。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为改进研制装甲车辆磁流变减振器奠定了基础。     

用于管道减振的新型动力吸振器

设计了一种适用于管路系统减振的弹簧片式动力吸振器。该吸振器在结构上采用螺栓与管路进行连接,采用弹簧片-质量块构成弹簧-质量系统对振动进行吸收,具有结构简单、调频和安装方便的优点。对动力吸振器进行了结构设计并进行了参数选择,建立管路有限元模型分析了安装减振器前后系统的谐响应,最后进行了实验验证。实验结果表明,动力吸振器将共振频率下的振动降低了90%以上,与相同质量大小的质量块的减振效果的比较表明,吸振器的减振效果明显优于质量块的减振效果。     

ERF减振器的模糊控制系统设计

电流变流体是一种新型的智能材料,在本论文中,将其作为减振器的阻尼介质,设计了一种新型的ERF减振器,并针对这种ERF减振器,设计了相应的模糊控制算法,最后用MCS-51单片机和协处理器F200模糊控制芯片构成了单片机模糊控制减振系统。     

剪切型磁流变脂阻尼器转子系统的动力特性

为了解决磁流变流体沉淀给磁流变流体装置动力特性带来的影响,提出一类流变特性也可以随外加磁场发生显著变化的磁流变脂,基于剪切工作原理设计用于旋转机械转子系统的剪切型磁流变脂阻尼器及单盘悬臂转子系统,通过试验详细地研究剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统动力特性的可控性、剪切型磁流变脂阻尼器抑制转子系统振动的有效性,以及剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的适用性,并考察了剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在长时间内的重复性。结果表明,利用一个低压电磁线圈产生的磁场就可以控制剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性,在合适的磁场条件下剪切型磁流变脂阻尼器能够极大地抑制转子系统的振动,剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在较长的时间内具有良好的重复性,剪切型磁流变脂阻尼器适合作为转子系统振动的主动控制元件。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明:基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

基于流动模式的汽车双筒式磁流变减振器设计与试验研究

提出一种基于流动模式的汽车单出杆、双筒式磁流变减振器的结构与工作原理,该减振器采用已有汽车悬架双筒式普通液压减振器的设计标准制造,对现有双筒式减振器具有很强工艺继承性。根据Bingham流体模型建立双筒式磁流变减振器阻尼力数学模型,并提出该减振器的磁路设计方法;针对磁路的非轴对称特性,建立磁路三维有限元仿真模型,结合北京现代某款汽车前悬架减振器的技术要求和磁流变液流变特性,进行三维静态磁场分析,确定活塞磁路的主要参数。制作汽车双筒式磁流变减振器,并对此进行台架特性试验;通过试验与理论计算对比,结果表明理论计算数据与试验数据较吻合,所提出的双筒式磁流变减振器设计方法是可行的,对汽车双筒式磁流变减振器的设计使用具有指导意义。     

电动车液-气压减振器结构设计

针对电动车减振系统所存在的缺陷,利用液压与气压减振平稳的特点设计了一种液-气压混和式减振器结构,通过对所设计的减振器结构在实验室内进行的随机振动试验,发现所设计的减振器减振效果明显好于现有的弹簧式减振器,从而验证了该设计的可行性与有效性.     

回转叶片式磁流变减振器的研究

磁流变液是一种新型智能材料,在外加磁场作用下,液体粘度发生很大的变化.将其应用于履带车辆减振器上,通过理论及试验分析,这种叶片式磁流变减振器提供的阻尼力可完全替代被动式减振器,并具有更优良的控制性和适应性.