新型磁电阻尼器理论模型进一步研究

对新型磁电阻尼器恢复力理论模型做了进一步研究,将原有双参数模型即振动频率、运动幅值归一化为单参数速度幅值模型,两种模型与试验对比,结果表明改进的模型效果更好。为开发用于实际工程的产品及安装磁电阻尼器结构减振体系模拟计算打下了基础。

压电振动电阻尼与能量转换特性研究

根据压电构造方程和振动原理,建立压电振动能量收集的耦合场动力学模型。详细推导电阻尼与外接电阻和机电耦合系数之间的数学关系,并揭示外接电阻对系统固有弹性的作用效果。通过数值模拟研究电阻尼特性对谐振频率、振动幅值和功率的影响关系,并从能量转换效率的角度分析优化电阻与最大输出功率的关系。分别对多种外接电阻条件下压电梁的输出电压及功率进行实验测试,实验结果表明,电阻尼导致压电梁的谐振频率发生偏移,其大小与外接电阻值成正比,而且在外接优化电阻时输出功率最大。

重复使用运载火箭机构电涡流阻尼技术应用及思考

重复使用航天运载器是航天运输系统发展的重点目标之一,机构技术是运载火箭多功能化、可复用化发展的重要支撑,其减震缓冲功能对阻尼机构有着广泛的需求。电涡流阻尼是一种基于电磁感应原理的非接触式的阻尼产生方式,具有无磨损、无漏液、性能稳定、可靠性高、维护性好、便于长期贮存等优势,并且是一种电涡流阻尼原理的速度型阻尼机构,在车辆制动、建筑减振等工程领域中应用广泛。本文对永磁体电涡流阻尼器的基础原理进行了阐述,按直线式、轴向旋转和径向旋转进行分类,并分析了应用的材料类型。研究了重复使用运载火箭在展开缓冲、抑振隔振、冲击缓冲、主动控制等方面对阻尼机构的需求,详细分析了电涡流阻尼技术在运载火箭机构设计领域的应用现状和发展前景。

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。

基于附加质量和电涡流阻尼的薄壁件铣削振动抑制

针对薄壁件铣削颤振问题,提出了基于附加质量和电涡流阻尼的振动抑制方法。首先建立了薄壁件铣削加工动力学模型,通过颤振稳定性分析,获得附加质量和电涡流阻尼对加工稳定域的影响规律;然后提出了薄壁件附加质量优化方法,获取最佳附加质量布局和质量占比;最后设计了一套薄壁件加工抑振装置,开展了薄壁件铣削加工试验,试验表明,当同时添加附加质量组合[15,10,15]和电涡流阻尼时,薄壁件加工振动得到明显抑制,验证了所提出方法的抑振效果。

铁路悬索桥车致纵向运动混合阻尼减振研究

针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统研究了混合阻尼减振方案不同阻尼器参数对减振效果的影响.该方案将低指数黏滞阻尼器纵向安装于桥塔与加劲梁之间,同时在桥台与加劲梁之间纵向安装电涡流阻尼器.鉴于桥台结构的特殊性,电涡流阻尼器被设计为仅能承受压力的装置,并通过样机试验进行了验证.为了进一步提升减振性能,电涡流阻尼器还配备了摩擦耗能元件.该混合阻尼减振方案能够有效控制列车过桥时梁端的纵向运动响应,显著提高桥梁结构的安全性和耐久性,在类似工程中具有重要的参考价值和借鉴意义.

多层磁场旋转式电涡流惯容阻尼器力学性能研究

为提高电涡流阻尼器输出的阻尼力,提出一种多层磁场旋转式电涡流惯容阻尼器(multilayer magnetic field rotary eddy current inertial damper,MMF-RECID),对其力学性能进行试验研究和有限元仿真。首先,介绍MMF-RECID的构造,建立MMF-RECID轴向力计算公式;然后,详细介绍了MMF-RECID试验样机,并考察在轴向反复荷载作用下MMF-RECID的惯容效应和耗能滞回性能,对MMF-RECID的轴向力组成进行分析,通过ANSOFT Maxwell软件对MMF-RECID的电涡流阻尼进行三维瞬态数值仿真,最后对一个设置MMF-RECID单自由度结构的减震效果进行分析。结果表明:MMF-RECID的滚珠丝杠传动系统实现了惯性质量和电涡流阻尼力的双重增效,多层磁场输出的电涡流阻尼力符合磁场线性叠加的规律,滞回曲线稳定、饱满;加载频率会改变MMF-RECID滞回曲线主轴方向的斜率以及轴向力的组成比例;ANSOFT Maxwell三维瞬态仿真结果与试验结果具有一致性;MMF-RECID具有良好的减震效果,且耗能密度高,具有工程应用可行性。

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。

电涡流阻尼墙减震结构的地震易损性分析

齿轮齿条式电涡流阻尼墙(eddy current damping-rack and gear wall,ECD-RGW)是一种具有明显非线性特征的消能减震装置,为探究其对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗震性能的影响。基于OpenSees软件,建立了一栋5层RC框架结构的有限元模型,并实现了电涡流阻尼墙非线性力学模型的二次开发,并验证了其准确无误,进而对该模型进行非线性时程分析,使用数值方法评估了ECD-RGW减震结构的概率抗震性能。选取ATC-63项目中推荐的22条典型远场地震波,以最大层间位移角作为结构损伤指标,采用增量动力分析方法分别对安装和未安装ECD-RGW的RC框架结构进行了地震易损性分析。研究结果表明:相较于无控结构,安装了ECD-RGW的RC框架结构达到各级破坏状态的超越概率明显降低;ECD-RGW在各级地震作用下均具有优良的减震效果;且提高ECD-RGW的传动比可以进一步提高RC框架结构的抗震性能,降低结构损伤概率。

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。

基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究

针对现有结构模型减振实验用调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)难以实现TMD刚度与阻尼参数完全分离、阻尼参数试验过程中无法保持恒定且难以调整问题,研制微型永磁式电涡流阻尼TMD。其性能试验与分析结果表明,微型TMD采用电涡流阻尼装置既能确保刚度与阻尼参数的有效分离,亦能实现阻尼参数稳定、简单易调。通过某大跨度人行桥模型一阶横向振动模态自由振动减振实验识别获得结构模态阻尼比及强迫振动减振实验识别获得结构模态阻尼比、结构动力响应放大倍数、结构与TMD运动相位差等,证实微型永磁式电涡流阻尼TMD用于结构模型减振实验的可行性与有效性。

板式电涡流阻尼器有限元仿真与参数优化

为了实现板式电涡流阻尼器的精确、高效和优化设计,首先以某一电涡流调谐质量阻尼器为计算模型,验证了采用三维电磁场有限元稳态分析方法计算板式电涡流阻尼器阻尼系数的准确性。利用三维磁场有限元稳态分析法,分析了板式电涡流阻尼器的各设计参数对阻尼比的影响。结果表明,三维磁场有限元稳态分析方法能够准确计算板式电涡流阻尼器的阻尼系数;导体板厚度、导磁钢板厚度、永磁体间距、空气间隙和永磁体的排列方式对板式电涡流阻尼器的阻尼性能影响显著,在设计中应综合考虑。

石英挠性加速度计的电阻尼设计

石英挠性加速度计在低气压环境下使用时,可能因为漏气而出现失效问题,分析了加速度计表头在真空状态下会出现的振荡现象,提出了可以在系统内增加电阻尼环节来应对该问题,电阻尼环节由加速度计伺服电路中增加的内环路来实现,内环路中的微分环节可以等效为系统的阻尼项。进而通过计算机模拟仿真和具体硬件实现后的动态比较测试,验证了电阻尼设计的可行性,证明该方法确实能够有效提高仪表的可靠性。

非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验

为提高板式电涡流阻尼器(ECD)的耗能减振效率,融合旋转式电涡流阻尼技术与滚珠丝杠式两节点惯质单元,发展与研制了一种非线性电涡流惯质阻尼器(NEMD).首先阐明了NEMD的整体构造与工作原理,然后综合半理论半仿真分析、三维电磁场有限元仿真分析与样机力学性能测试,获得了NEMD的轴向出力特性,提出了旋转式电涡流阻尼计算分析方法,最后总结建立了NEMD的两阶段设计方法.结果表明:NEMD实现了阻尼器惯性质量与电涡流阻尼的双重增效,显著提升了ECD的耗能减振效率;随着NEMD轴向速度的增加,电涡流阻尼力表现出先上升后下降的非线性特征;综合半理论半仿真与三维电磁场有限元仿真的电涡流阻尼力预测方法可以满足NEMD设计要求.

永磁式电涡流调谐质量阻尼器的研制与性能试验

为了克服传统的调谐质量阻尼器(TMD)阻尼单元存在的易漏油等耐久性问题,研制了一种基于电涡流阻尼耗能的竖向TMD装置。其特点在于:电涡流阻尼无需与结构接触,没有任何摩擦;产生磁场的元件为永磁体,无需外界供电;所有构件都由金属材料制成,不存在老化等现象。此外,通过调整永磁体与导体板的距离,很容易实现TMD阻尼参数的后期调节,且不会影响TMD刚度参数。理论与试验结果研究表明,研制的新型TMD具有优良的阻尼特性,而且当磁场间隙较小时电涡流阻尼理论预测值与试验结果吻合较好。

自供电MR阻尼器对斜拉索减振的试验研究

为简化磁流变(MR)阻尼器斜拉索减振系统,同时提高可靠性,基于电磁式振动能量回收技术构建了具有自供电特性的MR阻尼器斜拉索减振系统。其主要由分别安装在拉索较低、较高位置的电流调节式MR阻尼器、旋转式永磁发电机构成,采用链条-链轮机构进行斜拉索面内往复直线运动与电机转子旋转运动的转化,将电机回收的振动能量直接作为MR阻尼器的电源。模型斜拉索减振试验结果表明:相对外供电MR阻尼器最优被动控制,自供电MR阻尼器除斜拉索第1阶模态减振效果基本相当外,自供电MR阻尼器对斜拉索第2~4阶模态减振效果突出,相应的模态阻尼比分别提高了31.8%、37.4%与43.0%;随着斜拉索模态阶次的逐渐增大,自供电MR阻尼器的负刚度控制特性越加凸显,从而显著提高了自供电MR阻尼器对斜拉索高阶模态的减振效果。

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。