基于神经元S型传递函数的磁流变阻尼器力学模型研究

针对已有的一些磁流变阻尼器力学模型虽然能在一定程度上反映其实际动态特性,但对于控制应用却不甚方便、精确.本文通过引入神经网络理论中的神经元S型传递函数,并结合非线性Bingham塑性模型、非线性滞环双粘性模型和非线性粘弹塑性模型,提出了一种S型磁流变阻尼器力学新模型,并利用最小二乘法对该模型的参数进行识别.试验与仿真结果表明:该模型的动态滞环特性与实际测试值能很好地吻合,该模型在实际系统中将具有良好的可控性.     

磁流变智能镗杆的动态特性测试与分析

为了给磁流变智能镗杆制定有效的颤振控制策略,对其动态特性进行了测试与分析.通过瞬态激振方法对智能镗杆的刚度与阻尼特性关于磁场强度大小的变化规律进行了研究,结果显示其刚度特性随磁场强度的增加而单调增加,阻尼变化则为先增后减;采用稳态激振法对智能镗杆的动态特性与外界激振频率、幅值和磁场强度之间的关系进行了研究,结果表明,在以磁流变材料屈服前系统共振频率为中心的频段内,系统会出现强非线性现象,且磁场强度越高,非线性频段就越窄.     

磁流变智能镗杆的切削颤振抑制机理研究

针对深孔镗削过程中的颤振问题,提出了一种基于磁流变液的智能镗杆构件,并根据深孔镗削颤振的特点建立了磁流变智能镗杆切削系统的动力学模型.结合该模型对镗削系统的稳定性进行了分析,发现当通过调节磁场强度使系统刚度或阻尼增大时,切削系统的稳定性将明显提高,同时对系统固有频率与稳定性的关系也进行了分析,发现随着系统固有频率的减小或增大,系统稳定性极限叶瓣曲线将向左或向右平移,其条件稳定区域也将随之发生改变.当系统不稳定时,只要适当改变系统固有频率,就可以使切削系统处于稳定区域内.为了验证抑振机理,对磁流变智能镗杆系统进行了切削颤振控制实验研究,结果表明,通过控制切削系统的固有频率在一定的范围内封闭型变化,可以有效地抑制镗削过程中颤振的发生.     

基于变结构刚度的精密孔镗削颤振抑制新方法

精密孔镗削过程中容易出现颤振现象,它会导致加工精度低和表面质量差等问题。为了解决此问题,首先针对镗削过程中最为常见的再生型颤振建立了动力学模型,并在此基础上,分别讨论了主轴变速方法和变结构刚度方法对切削颤振的抑制机理,对比两种方法发现：它们的抑振机理异曲同工,但是,变结构刚度方法能够避免主轴变速法对刚性较低的切削系统不适用的缺点。其次,为了能对精密孔镗削过程施加变结构刚度法来抑制颤振,本文设计制作了一种基于磁流变液的智能镗杆,通过调节外加磁场强度的大小实现刚度和阻尼特性参数的无级变化,改变机械系统的动态特性,从而达到抑制颤振的目的。最后在车床CA6140上搭建了磁流变智能镗杆的颤振抑制实验系统,通过一系列的实验发现：该方法能够快速高效的抑制镗削过程中产生的颤振,并且使加工表面的粗糙度从Ra 10μm降至Ra 1.5μm,大幅度提高了加工表面质量。     

磁流变智能镗杆的动力学模型

为了准确地在线调控磁流变智能镗杆的动态特性,有效地进行颤振抑制,对动力学模型进行研究.根据磁流变材料在屈服前区、屈服区和屈服后区所表现出的动态特性,结合Kelvin和Maxwell模型,建立本构模型,分析结果表明:该模型能够较好地反映磁流变材料动态特性.在此基础上,建立磁流变智能镗杆的动力学模型,并对屈服前后的动态特性进行分析,同时推导智能镗杆中磁流变材料的屈服临界条件,分析结果揭示:屈服一般发生在以磁流变材料屈服前系统共振频率为中心的频段内,且磁场强度越高,屈服频段越窄.对磁流变智能镗杆动力学模型进行数值仿真研究,分析结果与实测数据对比后表明:该模型能够较准确地描述磁流变智能镗杆动力学特性.