功能集成型磁流变阻尼器设计与试验

设计了一种集振动能量采集、速度自感应和阻尼力可控功能于一体的功能集成型磁流变阻尼器,该磁流变阻尼器的振动能量采集和速度自感应装置内置于阻尼器活塞杆空腔内,通过紧固销和紧固片将8个永磁铁和8个隔片按序固定安装在支撑杆上。在永磁铁作用下,缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈产生感应电压,实现振动机械能的能量采集;另外采集到的感应电压与活塞杆速度成正比例关系,可实现速度自感应。推导了振动能量采集和速度自感应数学模型,并采用ANSYS有限元仿真软件对振动能量采集进行了电磁场仿真分析。搭建试验台对所设计的功能集成型磁流变阻尼器进行了性能测试分析,试验结果表明:在0.06 m/s的激励下,振动能量采集装置能产生1.0 V的直流电压;感应电压与加载速度基本成正比例关系;另外,对该阻尼器的励磁线圈施加0.6 A的直流电时,能产生750 N左右的阻尼力,实现阻尼力可控。     

磁流变阻尼器设计与性能试验

以提高输出阻尼力和减少响应时间为目标,对磁流变阻尼器进行励磁线圈缠绕方法和磁场融合匹配分析,提出了基于反向串联线圈缠绕和活塞-永磁复合体的结构优化方法,并设计了一种磁流变阻尼器件.在DS-100型动静试验平台上进行不同激振频率、激振振幅和控制电流下的综合性能测试.研究表明,优化后磁流变阻尼器的输出阻尼力可提高65％,响应时间最大可减少50％.研究结果为进一步改进磁流变阻尼器性能提供了参考依据.     

磁流变阻尼器结构设计与能量采集效能仿真与试验

设计了一种集阻尼可控、位移自感应和振动能量采集功能于一体的自感应振动能量采集型磁流变阻尼器,对设计的单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置进行了电磁场仿真分析。搭建了试验测试系统,测试分析了单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置的能量采集效能,分析了弱导磁性不锈钢绕线架和不导磁PLA绕线架对能量采集效能的影响。测试结果表明,在幅值为7.5 mm、频率为4 Hz的正弦位移激励下,双感应线圈式振动能量采集装置采集的感应电压幅值为2.512 V、能量采集功率为1.5 W,其能量采集效能约为单感应线圈式的2倍;弱导磁性与不导磁绕线架的能量采集效能几乎相同。     

线圈外置式磁流变阻尼器及其磁场有限元分析

提出了一种线圈绕于工作缸外的新型磁流变阻尼器。运用ANSYS电磁场有限元分析模块对其进行了静态电磁场分析,通过求得的磁力线分布与磁感应强度分布验证了新型磁流变阻尼器结构的合理性。根据牛顿流体模型和B ingham塑性流体模型,应用MATLAB软件计算出了新型磁流变阻尼器阻尼力随活塞速度、控制电流变化的关系曲线。     

阻尼间隙可调式磁流变阻尼器设计与动力性能实验

针对磁流变阻尼器存在由于阻尼间隙固定、长度小等导致的阻尼力较小、动力性能单一及适应性不强等不足,提出并设计一种阻尼间隙可调式磁流变阻尼器.该阻尼器液流通道由圆锥和圆环形液流通道共同组成,其有效阻尼长度可增加到4段.同时通过调整紧锁螺母控制阀芯位置,改变阀芯与左右磁轭的相对位置,可实现圆锥液流通道阻尼间隙连续可调.对所提...     

电磁阻尼减振器

磁流变阻尼技术在车辆振动控制方面具有诸多的优越性,本文借助磁流变阻尼技术的特性,从基础电磁感应原理研究电磁阻尼减振器的相关参数。通过线圈感应电流产生的电磁力作为减振器的阻尼力,推导出阻尼系数表达式。通过数学计算得出该减振器的阻尼参数,说明了该减振器应用的可行性。     

磁流变减振器滞回特性的改进Bouc-Wen模型

由于现有的磁流变减振器数学模型不能准确描述其特性,因此对大行程磁流变阻尼器进行了动态特性试验。根据测试结果分析激励位移、激励频率和电流变化时,磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。已有的Bouc-Wen模型在低速下滞回环描述不准确,在高速下缺少滞回特性,并且无法表述单出杆减振器中蓄能器造成阻尼力偏置的现象,因此根据试验结果提出一种改进的Bouc-Wen模型,通过试验数据对改进的Bouc-Wen模型进行参数辨识,并重点分析速度-力特性曲线在低速与高速情况下所形成滞环的斜率及宽度,试验数据验证了改进Bouc-Wen模型的正确性。     

温度效应下磁流变阻尼器动力学仿真建模与试验

为了精确预测磁流变阻尼器在温度效应下的动力学性能规律,提出一种参数化的仿真建模方法。采用磁流变液试验实测数据拟合方法,建立粘温特性相关非线性物理参数方程;基于Bingham力学模型及对温度效应的影响分析,运用ANSYS软件编译UDF程序、设置模型参数进行参数化仿真建模,以Fluent模块求解粘滞阻尼力,以Emag模块求解库伦阻尼力。搭建温度效应下磁流变阻尼器力学试验平台,并通过试验对仿真模型进行修正、对比与验证,讨论不同温度对阻尼力、能量耗散的变化规律。结果表明,温度效应主要影响粘滞阻尼力,仿真结果与试验实测值高度吻合;不同温度和电流下阻尼器的能量耗散与温度成反比,与库伦阻尼力成正比。仿真建模方法可预测分析输出阻尼力特征,以对磁流变阻尼器进行结构设计和参数优化。     

磁致伸缩位移传感器反射波电压特性与阻尼参数优化

为了提高磁致伸缩位移传感器的稳定性和测量准确性,降低反射波信号对输出电压有效信号的影响,对反射波电压产生原因及影响因素进行了研究。从阻尼与波导丝之间的弹性压力及其产生的摩擦力对应力波传播影响的角度,构建了阻尼作用下磁致伸缩位移传感器反射波电压模型,计算了磁致伸缩位移传感器的反射波电压幅值,利用搭建的实验平台,通过实验获得不同阻尼参数作用下的反射波电压幅值变化。结果表明,计算结果与实验结果的变化趋势基本一致,阻尼对反射波电压幅值有很大影响。基于反射波电压模型,确定了阻尼长度和邵氏硬度最佳取值范围分别为5~10mm、50~75,在直径为10mm、长度为10mm和邵氏硬度为50的最优阻尼作用下,反射波电压幅值从75mV降低至4mV,此时反射波电压幅值远小于有效信号,从而大大降低了对输出电压有效信号造成的影响。本研究可为磁致伸缩位移传感器阻尼选择提供理论依据。     

混合流动式磁流变阀结构设计与压降性能分析

针对目前磁流变阀结构单一且体积大的不足,设计了一种结构紧凑的混合流动式磁流变阀,该磁流变阀阻尼间隙液流通道由单个轴向圆环流动、单个径向圆盘流动和单个中心小孔流动串联组合而成。阐述了混合流动式磁流变阀结构及工作原理;分析了励磁线圈作用下有效阻尼间隙处的磁路分布,同时建立了其压降数学模型。采用有限元法对混合流动式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,对阻尼间隙处的磁场强度和剪切屈服应力的分布规律进行了分析;仿真结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为3 342 k Pa。对混合流动式磁流变阀压降性能进行了试验测试,具体分析了加载电流以及径向圆盘阻尼间隙厚度对磁流变阀压降的影响,试验结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为2 650 k Pa,试验结果与仿真结果变化趋势基本一致。     

基于磁场FE和CFD的磁流变阻尼器力学性能分析

针对某重型机械中安装的双出杆双线圈可复位式磁流变阻尼器，利用实验和仿真方法对其在特定冲击作用下的力学性能进行分析。利用磁场有限元(FE)和计算流体动力学(CFD)的单向耦合数值模拟方法，建立含隐式动网格边界的阻尼器数值模型，通过准静态实验对模型进行了验证。利用基于C语言的用户自定义函数(UDF)定义磁流变液体的本构模型，捕获磁场作用区域。结果表明，在持续通电的情况下，受到冲击后，阻尼器速度在80ms内降至零，但活塞在复位过程中停在位移为1.3mm处，控制电源断开后能够使其完全复位。     

汽车磁流变半主动悬架系统设计与试验

为了提高汽车的平顺性和行驶稳定性,设计了一种安装双出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架系统。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,建立了基于磁流变减振器的半主动悬架系统动力学模型;设计了磁流变减振器物理样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,获得该磁流变减振器的示功特性和速度特性曲线,并利用试验结果进行了模型参数识别与模型验证。考虑时滞对悬架系统的影响,计算了该磁流变半主动悬架的临界时滞,采用Smith预估时滞补偿控制策略,设计了磁流变半主动悬架模糊时滞控制器;利用Matlab软件进行了磁流变半主动悬架时滞补偿控制仿真对比分析;研制了汽车半主动悬架测试系统,开展了磁流变半主动悬架控制台架试验。仿真与试验结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,控制灵敏;试验建模所获得的改进型磁流变减振器多项式力学模型是正确的。与被动悬架相比,在正弦激励和随机路面谱输入下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度下降30%左右,减振效果明显。     

基于BP神经网络的高速开关阀多级电压控制策略

为了提高液压系统控制精度,通过分析几种常用驱动策略下阀芯的动态特性以及进油口压力对动态特性的影响,提出了一种可适应进油口压力变化的多级电压激励驱动策略,与常用的双电压激励策略相比具有更好的动态特性,阀芯开启、关闭时间分别降至2. 2、1. 7 ms,线圈热功率降低了68. 5%。设计了一种通过PWM调制、可输出0～60 V之间任一电压的驱动电路。采用BP神经网络对PID参数进行整定,可实现液压缸位移的精确控制。在自适应电压激励与BP神经网络联合控制策略下,恒流量液压系统液压缸位移误差在-0. 3～0. 3 mm之间,变流量液压系统液压缸位移误差在-0. 5～0. 5 mm之间。     

基于Bingham模型的磁流体阻尼器阻尼力研究

介绍了磁流体阻尼器的工作特点,归纳了阻尼力构建使用的不同模型,给出了研究使用磁流体阻尼器的结构示意,指出了阻尼力求解的要点。基于Bingham模型,将磁流体阻尼通道展开为平行平板后,推导了流动模式和剪切模式的磁流体阻尼器的阻尼力公式,构建了相应的阻尼力模型,比较了输入电流差异对阻尼力的影响,并给出了仿真分析的结论。     

改进阻尼特性的内置平行双线圈磁流变阻尼器研究

提出了一种内置平行双线圈的磁流变阻尼器。推导了径向流和环形流磁流变阻尼器的压降数学模型。比较了具有串联双线圈的常规磁流变阻尼器和所提出的磁流变阻尼器的阻尼性能。分别对提出的磁流变阻尼器和常规磁流变阻尼器进行了电磁分析,从而验证所提出的磁流变阻尼器的原理并获得其磁路的磁特性。利用数值模拟分析比较了2种磁流变阻尼器的阻尼性能,分析结果表明内置平行双线圈的磁流变阻尼器具有更好的阻尼性能。依据所提出的磁流变阻尼器的结构原理制作了原型样机,通过实验验证了其阻尼性能的优越性。实验结果显示所提出的磁流变阻尼器的最大阻尼力约是常规磁流变阻尼器的1.86倍,等效阻尼约为常规磁流变等效阻尼的2倍。     

基于COMSOL有限元法的电涡流传感器仿真

为了研究电涡流传感器中电涡流探头线圈的结构参数对检测性能的影响,以电磁场理论为基础,采用有限元分析法,以有限元仿真软件COMSOL为工具,建立电涡流传感器的检测模型,通过仿真研究电涡流传感器探头的电磁特性和影响其性能的探头线圈内径、外径、厚度等结构参数.结果表明:电涡流传感器探头线圈的电阻值与电抗值随线圈内径和外径的增大及厚度的减少而呈上升趋势,当内径和外径越大、厚度越小时,电涡流传感器的灵敏度越高,且线圈厚度对传感器灵敏度的影响更明显.研究结果对研制用于钢闸门缺陷检测的电涡流传感器的优化设计具有一定的参考价值.