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。     

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.     

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。     

位移差动自感式磁流变阻尼器设计与试验

针对磁流变车辆半主动悬架减振系统中使用磁流变阻尼器与传感器分离布置易造成安装空间大、系统可靠性低、维护成本高以及传感器信号易受外部环境干扰等不足,设计了一种位移差动自感式磁流变阻尼器。该阻尼器活塞头凹槽内缠绕2层铜线圈,内层线圈为阻尼励磁线圈,通过控制阻尼励磁线圈输入电流就可控制输出阻尼力,实现阻尼力可控;外层线圈为产生感应电压信号所需感应激励线圈,当给感应激励线圈通入高频交流电励磁信号时,缠绕在绕线缸体上的两组感应线圈可分别感应出同频率的位移信号,并通过差动原理实现位移差动自感应。推导了位移差动自感应数学模型;搭建测试系统进行自感应特性测试及阻尼力学性能分析。试验结果表明:静态拉伸时阻尼器活塞位移与感应电压成线性关系;动态拉伸时,当振幅分别为5、10、15 mm时,能够产生幅值为0.3、0.6、0.9 V的感应电压,通过拟合可得到阻尼器活塞头位移与自感应电压成线性关系;给阻尼励磁线圈施加1 A直流电时,能产生360 N左右的可控阻尼力。     

三工作面旋转式磁流变阻尼器设计与实验

设计了一种具有3个工作面新型结构的旋转式磁流变阻尼器,转子2个端面和圆柱面均为工作面,在不增大转子体积的情况下,有效增加了转子工作面积。基于磁流变液与磁芯材料特性,对阻尼器进行了磁路设计,获得了阻尼器的相关机械参数与电气参数。针对阻尼器结构特点,应用有限元法,建立了磁流变阻尼器的有限元模型,并对其进行了电磁场分析,得到了阻尼器模型的电磁场物理量。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。在此基础上,研制了磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行了实验研究,得到了阻尼器的力矩-转速力学特性以及屈服力矩-电流力学特性。     

活塞式磁流变液阻尼器磁场有限元分析

针对磁流变液阻尼器的磁路结构,利用ANSYS软件进行电磁场有限元分析。分析不同结构模型的磁流变液阻尼器的磁场分布,研究了单级磁路与双级磁路在相同激励状况下,所产生的不同的响应。分析活塞结构的变化对磁流变液阻尼器磁场分布的影响,为磁流变液阻尼器的结构设计提供了依据。     

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。     

径向流磁流变阀控缸系统动力性能研究

为进一步扩大磁流变阀的工业应用,提出并设计了一种径向流磁流变阀控缸系统,主要由径向流磁流变阀、单出杆液压缸及蓄能器3部分构成。阐述了径向流磁流变阀控缸系统的工作原理,推导了阻尼力数学模型。对径向流阀控缸系统进行了动力性能建模仿真,并搭建了动力性能测试实验台,分别对常规型与改进型径向流磁流变阀控缸系统在不同电流、不同频率及不同振幅下的动力性能进行了实验,实验结果表明,以径向流磁流变阀作为旁通控制元件的磁流变阀控缸系统能够产生较大的输出阻尼力,阻尼力最大可达5.8 k N;另外,阻尼力随电流变化顺逆可调,且可调范围广;同时,输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力。对比分析2个磁流变阀控缸系统可知,更换不同的磁流变阀可得到不同的动力性能。     

基于Labview的磁流变阻尼器多项式模型的建立

磁流变(MR)阻尼器因其响应快、阻尼变化明显等优点在工程领域得到广泛应用。为实现对其更好的控制,建立精确的模型是关键。搭建磁流变阻尼器振动试验系统,对磁流变阻尼器进行振动测试。利用NI(National Instruments)数据采集系统采集力、位移等数据,并用MATLAB对数据拟合,建立简单且精确的多项式模型,为进一步实现磁流变阻尼器的精确控制打下基础。     

两级径向流蜿蜒式磁流变阀结构设计与动态性能分析

设计了一种具有复杂液流通道结构的两级径向流蜿蜒式磁流变阀,其液流通道主要由2段圆环轴向流、4段圆盘径向流及3段中心小孔流组成。阐述了两级径向流蜿蜒式磁流变阀的工作原理,并推导了其压降数学模型。采用有限元法(FEM)对两级径向流蜿蜒式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,分析了磁流变阀压降变化规律,仿真结果表明加载电流为0.8 A时压降为5.81 MPa。搭建了磁流变阀压降性能及响应特性测试实验台,对不同加载电流及不同模拟负载下的磁流变阀压降性能进行了实验分析,结果表明加载电流为0.8 A时压降可达5.77 MPa,与仿真结果基本相符。同时,对磁流变阀压力响应时间进行了测试分析,实验结果表明所设计的磁流变阀响应迅速,响应时间在3~7 ms之间;并且响应上升时间比下降时间短;负载对响应时间没有影响;激励电流越大,响应越快。     

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。     

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。     

斜拉索-磁流变阻尼器非脆弱减振控制器研究

以抑制振荡幅值和时间为目标,针对斜拉索磁流变阻尼器外部扰动和减振控制器参数不确定性问题,提出一种多性能指标约束下的非脆弱减振控制器设计方法。基于线性矩阵不等式(LMI)理论,利用H∞性能指标抑制外部扰动,并以区域极点配置表征减振控制的快速性与稳定性,以方差表征小振幅和振动速度。通过Matlab中LMI工具箱对多LMI约束和线性目标函数的凸优化问题进行求解,给出了多性能指标约束的非脆弱减振控制器设计形式。以浙江省某跨海大桥C22、C13号斜拉索为实例,进行了仿真验证。结果表明,在不同随机扰动下,该方法设计的减振控制器使不同拉索振动状态的振幅分别降低57.805%、74.395%,收敛时间分别缩短56.705%、77.845%。     

叶片式可控阻尼减振器阻尼特性分析与试验

通过对叶片式可控阻尼减振器的结构分析,建立叶片式可控阻尼减振器的流体力学模型,模拟减振器内部流体结构,采用试验参数识别的方法确定模型参数,分析减振器的阻尼特性.阐明了减振器阻尼特性受到工作液温度、比例流量阀节流口开度以及连接臂端激励速度的影响以及比例流量阀对减振器"温衰"效应的补偿作用.通过仿真分析与试验结果的一致性对比,验证了所提方法的可行性和准确性.