新型电磁式涡流阻尼器力学性能研究

为了改善涡流阻尼器在实际工程中的应用性,利用了外部电源改变装置内部磁通量大小,提出了一种新型主动控制式电磁涡流阻尼器(Electromagnetic Eddy Current Damper,简称EECD)。首先考虑磁回路有效利用磁通量及转动装置放大导体板切割磁感应线的优点,进行阻尼器的结构设计,并对其工作原理进行详细地介绍。然后,利用电磁仿真软件(COMSOL Multiphysics)分析其在不同电流大小的情况下所产生的磁通量大小,并推导出相应磁感应强度理论公式,分析相同匝数,不同电流下的工况,结合实测数据,对比仿真、理论与试验的磁感应强度,验证理论的准确度。最后,推导出该阻尼器在电流稳定时等效阻尼系数,进而得出其电涡流阻尼力。研究结果表明:在研究速度范围内,EECD能达到设计目的,等效阻尼系数、惯质及电涡流阻尼力理论结果与试验结果基本吻合,且EECD阻尼性能接近线性;在研究速度范围内,随着电流的变化,电磁铁产生的磁通量大小及阻尼力也成正比变化;该装置滞回性能相对光滑,重复性较好,说明新型电磁式阻尼器力学性能稳定,具有可行性。

基于COMSOL的电涡流阻尼器抗震性能仿真分析

为了验证所设计的新型电涡流阻尼器力学性能,进行了仿真分析与结构动力响应分析。首先利用COMSOL Multiphysics验证其力学性能,然后进行建筑结构力学模型选择,并选择合适的地震波,验证其抗震性能。并且基于MATLAB软件将结构与电涡流阻尼器力学模型代入计算并分析,最后,进行结构仿真得出结论。研究表明:通过分析得出附加电涡流阻尼器的框架结构具有良好的减震性能,在位移峰值和加速度的控制上具有较好的效果。

冲击载荷下电涡流阻尼器磁场研究

为研究冲击载荷下电涡流阻尼器的磁场特性,建立了永磁式电涡流阻尼器模型和等效磁路模型,分析了空气间隙处磁场强度与结构参数之间关系;利用有限元法对冲击载荷下电涡流阻尼器的静、动态磁场以及涡流场特性展开研究。研究发现:电涡流阻尼器静态磁场呈“几”字形,阵列式分布,冲击载荷下次级筒产生的电涡流将会与静态磁场相互作用形成一个时刻变化的“几”字形动态工作磁场,且变化情况与阻尼器受到的冲击载荷有一定关系,本文研究结果对提高冲击载荷下电涡流阻尼力控制具有一定的参考价值。

基于耗能等效和时域显式方法的电涡流阻尼器参数优化

电涡流阻尼器是一种双参数非线性速度型阻尼器,采用耗能等效方法可将其参数优化过程简化为线性黏滞阻尼的单参数优化,同时采用时域显式方法可显著提高参数敏感性分析计算效率。该文以耗能等效为前提,推导电涡流阻尼与线性黏滞阻尼耗能量关系式,得到耗能等效原则下电涡流阻尼的最优参数;明确应用时域显式方法分析参数敏感性问题的可行性和便捷性;以悬索桥抗震分析为例,验证耗能等效参数优化的有效性和时域显式方法对计算效率的提高作用。分析结果表明:以耗能等效为基础,应用线性黏滞阻尼可以简化电涡流阻尼器的参数优化分析流程,为工程设计人员采用电涡流阻尼器进行减振设计提供理论指导;采用时域显式方法研究阻尼器参数优化问题,大大提高结构时程响应分析和参数敏感性分析计算效率,改善其耗时费力的现状。

基于COMSOL的板式电涡流阻尼器数值模拟分析

电涡流阻尼器具有无需与结构接触、无磨损的特点,不存在如黏滞阻尼器容易出现漏液等问题。为了研究板式电涡流阻尼器的性能,首先对板式电涡流阻尼器的理论进行简述;然后基于电涡流阻尼系数测定试验,对采用COMSOL进行电涡流阻尼模拟方法和模型的可靠性进行验证;最后采用COMSOL和验证后的模拟方法对板式电涡流阻尼器的导磁间隙、导体板厚度、导体板背铁厚度、磁铁背铁厚度等进行参数分析。验证板式电涡流阻尼基本符合黏滞阻尼理论的假定,也证明采用COMSOL进行阻尼系数模拟的结果是可信的;分析发现导磁间隙和导体板厚度均对阻尼系数影响较大,而导体板和磁铁背铁的厚度对阻尼几乎没有影响。

电涡流阻尼器抑制立式凝泵振动的试验研究

为解决电厂立式凝结水泵振动问题,开展涡流阻尼器的减振试验研究。模拟立式凝泵结构搭建试验台,通过改变电涡流阻尼器阻尼比、质量比和主系统振幅探究这3个因素对减振效果的影响。结果表明,电涡流阻尼器可以抑制立式凝泵在共振区间内的振动;阻尼比对减振效果影响较大,存在一个最佳阻尼比使减振效果最佳;一定范围内质量比越大减振效果越好,超过这个范围后继续增加质量比带来的减振效果已不具性价比;主系统原始振动大小对减振效果影响较小。

一种新型电涡流阻尼器及阻尼性能研究

基于电涡流原理提出一种新型的可用于航天器振动被动抑制的电涡流阻尼器。首先,依托数值仿真建立阻尼器的磁场和力学有限元分析模型,对阻尼器的性能进行分析计算。其次,在振动测试实验台上进行阻尼特性测试,获得了小位移0.1 mm、大位移1 mm下的1 Hz^50 Hz频率范围内正弦激励作用工况下的阻尼系数。然后根据Bouc-Wen滞回模型建立了阻尼器的力学模型,研究了负载、阻尼器结构、交变洛仑兹力之间的关系。研究结果表明这种新型的电涡流阻尼器在外载激励作用下能够输出与仿真结果较为接近的阻尼力,且阻尼系数随激励频率变化具有明显的规律性,根据仿真和实验结果建立的阻尼力力学模型可以很好地用于电涡流阻尼器的力学特性仿真分析。

一种板式电涡流阻尼器的有限元模拟及试验分析

为了得到一种板式电涡流阻尼器的阻尼特性,文章建立了板式电涡流阻尼器的有限元模型;对不同气隙条件下的阻尼系数和导体板表面的最大磁感应强度进行了分析计算;并在自主开发的振动测试装置上测试了板式电涡流阻尼器的阻尼特性。研究结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,根据有限元模拟和振动测试试验可以准确设计和评价板式电涡流阻尼器的阻尼特性。

横向电涡流阻尼器阻尼力的计算分析

电涡流阻尼器具有非接触、无机械磨损等优点,在振动控制领域中有着广泛的应用前景。将一种新型横向电涡流阻尼器用于旋转圆盘的横向振动抑制,基于电磁场理论建立电涡流阻尼器的电学模型,并结合圆盘结构参数,推导出径向和轴向阻尼力的计算公式,仿真分析了阻尼力与通电电流、间隙(阻尼器线圈端面和圆盘的距离)以及圆盘转速等参数的关系。

对接机构的涡流阻尼器阻尼力矩的有限元仿真和试验分析(英文)

涡流阻尼器可以很好吸收航天器交会对接时产生的碰撞能量,其阻尼力矩直接关系其对碰撞能量的吸收,但没有通用的阻尼力矩计算公式。通过对研发的对接机构用涡流阻尼器样机的有限元仿真和实验,分析其阻尼力矩。介绍了对接机构的涡流阻尼器样机的结构、2D和3D电磁场有限元仿真模型和阻尼力矩测试系统,分析了涡流阻尼器的磁极对数、转子材料导电率、转子长度、转子厚度、转子平均直径对阻尼力矩的影响,给出了阻尼力矩的计算公式。计算结果表明,对铝合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差小,对铜合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差较大。分析结果有助于对接机构用涡流阻尼器的研制。

基于新型轴向电涡流阻尼器的拉索多模态减振性能研究

研究了新型滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器(ball screw type axial eddy current damper,BS-ECD)对拉索的多模态减振控制效果。首先,基于单位振动周期内耗能相等的原则计算了BS-ECD等效线性阻尼系数的表达式。然后,利用等效线性化理论推导了安装BS-ECD后拉索附加模态阻尼比的表达式。以此为基础,针对拉索多模态振动控制开展了BS-ECD的参数优化设计,得到了拉索受控模态分别为1~4阶和1~8阶时BS-ECD的最优临界速度、峰值阻尼力和拉索附加模态阻尼比,并评价了其减振性能。最后,分析了减振效果对阻尼器最优参数和位移幅值变化的敏感性。分析结果表明:存在一组BS-ECD的临界速度和峰值阻尼力,可以使拉索任意两阶模态的附加阻尼比同时达到最大值;当指定阻尼器工作行程时,通过参数优化可以使BS-ECD的多模态减振效果优于线性黏滞阻尼器和非线性液体黏滞阻尼器,且减振效果对最优参数变化不敏感;与其他非线性阻尼器一样,BS-ECD提供的附加模态阻尼比也具有明显的振幅依赖性,当阻尼器的工作行程偏离设计值时,其减振效果会有较明显的降低,后续应仔细研究。

径向电涡流阻尼器对柔性转子系统振动的控制

为了抑制转子系统的振动和研发高性能的转子系统振动主动控制执行元件,基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器,在一个带有双盘的柔性转子系统上详细地测量了不同磁场强度条件下径向电涡流阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线,并进行了利用径向电涡流阻尼器对转子系统的振动进行分段和比例控制的有效性试验。结果表明了这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需流体介质、无机械接触等特点,而且其动力特性还容易控制,在设计合理的条件下能够显著地减小转子系统的振动,是一种被动和主动兼备具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。

自感知电涡流阻尼器建模与特性研究

随着国民经济的快速发展,发生在高速旋转机械中的振动有可能会影响或限制系统的正常工作,给生产、生活造成不可估量的损失,机械振动控制已成为近年来的研究热点之一,在工程实践中,通常又采用外加阻尼的方法抑制机械振动。本文研究一种可用于旋转元件振动抑制的自感知电涡流阻尼器,借助双线圈透射式电涡流检测方法设计自感知阻尼器结构,依据电涡流效应及电磁力产生原理分析其工作原理,应用阻抗分析理论及电磁理论分别建立了阻尼器的感知模型及作动模型,实例仿真分析阻尼器的参数特性,探讨振动位移与阻尼器输入和输出间的变化关系。最后,实验验证了理论建模的正确性及阻尼器的自感知功能。

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统,该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成.为验证该减震系统的减震机理,建立了装配阻尼器的单层框架力学模型,分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试,以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响.试验结果表明:在铜板后附加铁板,阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍,可最大化增加阻尼;气隙是影响电涡流阻尼的关键因素,当气隙增大时,阻尼比会迅速减小,调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法;阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%,证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.

时变磁场下径向电涡流阻尼器的动力特性

为了研究时变磁场和导体运动的组合效应对非旋转型径向电涡流阻尼器动力特性的影响,在一个径向电涡流阻尼器柔性转子系统上测量不同正弦激励磁场强度和频率条件下转子系统在恒速运行时的运动轨道以及在慢加速运动过程中的不平衡响应。结果说明正弦激励磁场的频率对径向电涡流阻尼器的动力特性有着显著的影响。随着正弦激励磁场频率的增大,径向电涡流阻尼器的减振能力迅速减小。对于给定的正弦激励磁场强度,存在着一个能够影响阻尼器特性的最大正弦激励磁场频率;而对于给定的正弦激励磁场频率,存在着一个能够影响阻尼器特性的最低正弦激励磁场强度。只要正弦激励磁场的频率小于最大正弦激励磁场频率或者正弦激励磁场的强度大于最低正弦激励磁场强度,径向电涡流阻尼器的特性同样可以用正弦激励磁场来控制,否则正弦激励磁场对径向电涡流阻尼器的特性几乎没有影响。按照转子动力学的观点,非时变磁场控制的径向电涡流阻尼器的动力特性优于时变磁场控制时的动力特性。

输电线路防舞电涡流阻尼器参数优化试验研究

基于动力相似关系,以某1000 kV八分裂输电线路为工程原型,设计了输电导线-电涡流阻尼器系统的1∶17大比例缩尺试验模型。通过导线-阻尼器系统的自振试验测定系统的等效阻尼比,并对电涡流阻尼器的安装位置、刚度系数、阻尼系数以及导线初始张力等设计参数对系统等效阻尼比的影响进行了相关研究。为了验证由自振试验所确定的阻尼器最优参数下的真实防舞效果,在易舞风攻角下,对安装阻尼器前、后覆冰导线-阻尼器系统的线性化运动方程的特征值实部进行了计算,发现安装阻尼器将明显提高导线起舞风速;利用ANSYS软件对易舞风攻角下的导线舞动响应进行仿真模拟研究,安装阻尼器后覆冰导线不再激发舞动,防舞效果非常明显。试验表明:导线系统的一阶等效阻尼比将随着阻尼器阻尼系数的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优阻尼系数C_(opt),而阻尼器刚度的存在不利于阻尼器发挥减振效果;阻尼器的安装位置越靠近跨中,导线系统的一阶等效阻尼比提升越明显,阻尼器的减振效果越好;导线初始张力越大,导线系统的等效阻尼比的最大值(ξ_(max))也会相应提高。

转子系统径向电涡流阻尼器

基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器,分析了这种阻尼器的结构和动力模型,并在不同磁场强度条件下测量、研究了径向电涡流阻尼器所支撑的柔性转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道,以及在慢加速运行过程中的不平衡响应。结果表明:这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需工作介质、无机械接触等特点,而且还可以对其动力特性进行控制,能够显著地减小转子系统的振动。

涡流阻尼器对高温超导磁悬浮系统的影响

对高温超导磁悬浮系统的动态特性研究表明,多种类型的高温超导磁悬浮系统都存在阻尼过低的问题,在系统中增设涡流阻尼器可以有效改善系统阻尼特性。为了探寻涡流阻尼器高温超导磁悬浮系统悬浮性能的影响,实验研究了几种不同厚度的铜质涡流阻尼器对准静态悬浮力和导向力的影响情况。实验表明,涡流阻尼器的引入对悬浮力和导向力的影响都是有利的,并且悬浮力的测试结果表明可能存在较为优化的阻尼器厚度。

强冲击载荷下永磁式电涡流阻尼器阻力特性及优化研究

为研究并减弱永磁式圆筒型电涡流阻尼器在强冲击载荷下去磁效应对火炮后坐阻力的影响,根据其工作原理,对永磁体励磁等效处理,得到不同磁体数目下后坐阻力。建立电涡流阻尼器动力学模型,分析了去磁效应的存在,研究了不同磁靴厚度、内筒厚度、外筒厚度对阻力特性的影响。对内筒分段处理,建立强冲击载荷下后坐阻力优化模型。通过最优拉丁方进行试验设计,利用径向基神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对后坐阻力规律进行多目标优化研究。研究结果表明:优化后后坐阻力曲线平台效应增强,优化方法、对象有效;涡流阻尼力由强变弱、复进机力占主导时的后坐阻力峰值分别降低了12.6%、2.3%,有效减弱了电涡流阻尼器后坐过程去磁效应的影响。

强冲击载荷作用下Halbach阵列电涡流阻尼器动力学特性仿真分析

针对传统液压式火炮制退机存在制退液失效和泄漏的问题,通过仿真分析直线型Halbach阵列的磁场分布特性,提出了一种基于Halbach永磁阵列的电涡流阻尼器结构。通过引入火炮后坐运动方程,建立了电涡流阻尼器涡流阻尼力数学分析模型。利用Comsol软件建立了电涡流阻尼器动力学有限元仿真模型,计算出火炮后坐运动过程中的后坐速度、后坐阻力和后坐位移,分析了电涡流阻尼器关键尺寸参数和同轴偏心误差对阻尼特性的影响。仿真结果表明:在炮膛合力和复进机力共同的载荷激励作用下,该电涡流阻尼器可以满足火炮后坐运动特性。