磁流变阻尼器Bingham力学模型改进及参数辨识

磁流变阻尼器不仅具有阻尼快速响应、良好的温度稳定性、内部结构简单等优势,而且可以通过调节控制电流使阻尼器的出力值连续变化,实现阻尼力可控。由于磁流变阻尼器阻尼特性与内部磁流变液的磁流变效应有关,具体表现非常复杂,现有力学模型目精度不足,无法精确描述磁流变阻尼器的阻尼特性。在磁流变阻尼器力学性能测试基础上,应用分段拟合函数方法同时结合反正切函数模型改进模型,并辨识改进后力学模型中各参数。将改进后的Bingham模型与实际测试出力值进行对比,结果表明改进后的Bingham模型能够很好地解决Bingham力学模型在非线性滞回阶段出力值曲线与实际测试数据不符的问题,改进后模型总体出力值曲线与阻尼器实际出力值基本相同,模型精度大幅提升。此种改进方法为磁流变阻尼器建立高精度力学模型提供参考。

基于Bingham模型的磁流变阻尼器的优化设计

利用磁流变液这种智能材料设计制作阻尼耗能器件在近些年得到了广泛重视,但多数采用经验公式决定结构尺寸的方法具有片面性。本文利用Bingham轴对称模型并根据具体使用要求优化设计了阻尼器的结构参数,并编程进行了计算。根据计算结果制作的磁流变阻尼器经测试其性能达到了预期的要求,表明优化设计方法是正确可行的。

基于Bingham模型的磁流变阻尼器模型改进研究

磁流变阻尼器能够实现阻尼可控,作为半控制的智能器件应用在众多领域。在实验基础上,基于Bingham力学模型,建立了包括线性和非线性的磁流变液阻尼器的力学模型,通过数学方法对模型参数进行辨识,得到对应的方程。由于多项式的非线性模型,容易产生Runge振荡现象,而不能通过有效的方法得到合适阶数,所以采用傅立叶级数建立非线性模型。分别对线性和非线性模型与实验结果进行对比分析,得到的结果表明:线性模型在有加载电流下,低速时不能准确表达阻尼器的实际特性,基于傅立叶级数的非线性模型能够准确地反映磁流变阻尼器的非线性响应,曲线和实验结果基本吻合。研究结果为磁流变阻尼器动力模型的建立提供了参考。

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。

磁流变纤维骨架阻尼增强型阻尼器研究

为了增强磁流变脂的剪切性能,提高阻尼器的阻尼力输出,研究棉纤维对磁流变脂剪切增强效果。制备了不同棉纤维质量分数的磁流变脂试样,在流变仪上对其进行测试。结果表明,复合纤维磁流变脂的最大剪切应力随着纤维质量分数的增加而增加。基于复合材料设计制造了一款剪切式磁流变阻尼器,该阻尼器具有磁流变材料用量少、密封要求低等优点。磁流变阻尼器的阻尼特性实验表明,在1.6 A电流下,棉纤维质量分数为1.5%的磁流变脂的最大阻尼力可达99.5 N,与无棉纤维添加的磁流变脂相比,提升了23.8%,这表明使用复合纤维磁流变脂的阻尼器具有更好地阻尼力输出。

磁流变阻尼假肢膝关节的参数设计与特性研究

设计了一种基于磁流变阻尼器的假肢膝关节,利用拉格朗日理论建立假磁流变阻尼肢膝关节的动力学模型。对设计的磁流变阻尼假肢膝关节进行参数化设计,采用ADAMS仿真软件对参数化后的假肢进行仿真,分析了不同路面条件下假肢的驱动力矩和磁流变阻尼器的阻尼力。结果显示:在摆动期,磁流变阻尼假肢的驱动力矩发生了显著的变化,需要较大的驱动力矩。在摆动阶段,磁流变阻尼器的阻尼力较大,相对于平地行走和上楼梯而言,磁流变阻尼器输出的阻尼力在下楼梯时更大。因此,基于磁流变阻尼器的假肢膝关节为后续研究奠定了一定的理论基础,通过一系列的参数化设计,使得磁流变阻尼假肢膝关节满足性能要求。

高铁车辆间油压减振器特性及对高铁动力学性能的影响

优化车端悬挂及其核心部件对提高高速列车的运行动力学性能具有重要意义。以某动车组车辆间减振器为研究对象,通过分析其阀片式阀系的流量-压力特性,建立了其阻尼特性的参数化模型,并通过产品台架实验验证了仿真结果和理论模型的正确性。基于SIMPACK软件环境建立了该动车组的多体系统动力学仿真模型,研究了车辆间减振器阻尼系数对动车组动力学包括会车响应的影响,结果表明:车辆间减振器能明显地抑制车辆正常运行期间车端的复杂横向振动,提高乘坐舒适性,还能极大地抑制会车期间车体的大幅复杂横向晃动尤其是车体侧滚,并减小轮轴横向力和脱轨系数,增强高速列车的整体性和安全性。所获得的车辆间减振器参数化数学模型、车辆多体动力学仿真模型以及研究结果为下一步该车辆间减振器阻尼特性的动力学优选以及减振器产品本身的优化设计提供了基础。

一种磁流变阻尼器动态阻尼力模型

磁流变阻尼器用于汽车悬架,可以实现理想的半主动控制,控制算法要求准确刻画阻尼力,针对有关学者提出的磁流变阻尼器的Bingham粘塑性模型、双粘性塑性模型及双粘性滞后模型,建立了基于反正切函数的磁流变阻尼器动态阻尼力模型,该模型是前三种模型的推广,其参数具有明显的物理意义,且其动态阻尼力为光滑函数,与实验象一至,最后对新模型进行了实验验证。

汽车磁流变减振器阻尼特性理论计算与试验

从研究的实用性和结构的可行性出发,建立较为精确的磁流变减振器动力学模型是设计控制策略和获得良好控制效果的关键因素之一。根据车辆悬架的各种要求,设计和分析磁流变减振器的各参数对阻尼特性的影响对于现代汽车设计来说是非常必要的。根据汽车减振的要求和磁路设计原则,设计出单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器。基于流体力学理论和磁流变液流变特性,详细推导出磁流变减振器的阻尼力理论计算模型。对磁流变减振器的阻尼特性进行理论分析和计算,并探讨减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响。最后采用试验测试磁流变减振器的速度特性,得到不同电流输入时阻尼力与速度的关系曲线,试验测试的结果和理论计算基本吻合。采用流体力学理论推导出的磁流变减振器力学模型能为建立减振器控制模型提供可靠的理论指导。

磁流变耗能器的阻尼力模型及其参数确定

本文分析了磁流变耗能器阻尼力及其常用模型的特点 ,建立了阻尼力的修正Bouc_Wen模型 ;研究了模型参数的变化规律和利用试验结果确定了模型参数 ,得到了一些有益的结论 ,为此类耗能器在结构控制中的应用提供了基础。

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。

两种全通道有效磁流变阻尼器的设计及性能分析

传统磁流变(MR)阻尼器活塞需缠绕励磁线圈,因此阻尼通道1/2以上长度为无效长度,影响阻尼器的最大出力。针对上述问题,提出了两种磁路结构改进方案,根据改进的磁路结构,结合磁场有限元分析,完成了两种阻尼器的结构设计和磁路设计,并采用Bingham平板模型对两种阻尼器出力状况进行预估,得到了阻尼器工作状态下的力-速度曲线,并比较了其性能。结果表明:改进的磁路结构切实可行,两种阻尼器与同尺寸传统MR阻尼器相比,提高了阻尼通道的有效长度,较好地实现了全通道有效,最大出力提高一倍以上;方案一阻尼器的阻尼力可调范围较大,方案二阻尼器在最大出力、防沉降性能和故障安全性能方面更具优势。

内通道式磁流变阻尼器研究

设计制作了一种新型的内通道式磁流变液阻尼器,该阻尼器的流场通道位于线圈内部,磁流变效应发生在两层固定的平板区域之间,并能保持磁流变液的流向与磁感应方向垂直,即保证磁流变液的大面积成链,产生大的可控阻尼力,又具备失效安全性;根据宾汉模型,建立了阻尼器的准静态力学模型;最后对研制的阻尼器进行动力学实验研究,并与理论结果进行比较,二者吻合较好。

汽车磁流变悬架振动多模态智能控制

分析了汽车磁流变半主动悬架模型,为了抑制磁流变悬架的垂直振动,提高汽车乘坐舒适性,从提取汽车簧载质量的振动模式入手,建立了振动的特征模型,给出了在不同振动模式下寻求不同控制策略的方法,以此设计了多模态智能控制器,并用建立的汽车悬架振动仿真系统进行了脉冲输入和随机输入仿真实验。仿真结果表明,对汽车磁流变悬架的垂直振动进行多模态控制能有效提高汽车乘坐舒适性。

磁流变阻尼器滞回参数模型研究

根据磁流变阻尼器力学性能测试结果,建立磁流变阻尼器滞回参数模型。以阻尼力为优化目标,采用粒子群算法进行参数识别。结果显示,粒子群算法的参数识别精度高、辨识速度快,是理想的非线性参数辨识工具;研究表明,提出的磁流变阻尼器改进滞回参数模型效果较好,能很好地描述阻尼力的滞回特性。

盘形缝隙式双筒MRD阻尼力模型与分析

设计出一种基于被动式双筒液压减振器的盘形缝隙式双筒磁流变液减振器(Magneto-rheological fluid damper,MRD),并根据牛顿流体在平行圆盘缝隙间流动的层流模型和磁流变液(Magneto-rheological fluid,MRF)的Bingham本构关系,推导出盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力计算模型。提出衡量MRD性能的最重要参数之一阻尼力可调倍数的定义,依据力学模型推导出其计算公式。对公式中影响MRD的阻尼力可调倍数各种因素进行分析,得出在零磁场强时阻尼力不变的情况下提高阻尼力可调倍数的途径。对设计的盘形缝隙式双筒MRD进行台架试验,验证了所推导的力学模型的准确性。通过对三种不同缝隙高度的MRD的试验数据进行分析,得出阻尼可调系数随盘形缝隙高度的变化关系。分析不同电流下低温MRD随着液体温度的升高对可调阻尼力的影响。

磁流变阻尼器动力学特性研究

从材料流变特性和动力学、机械学、电磁学的角度出发 ,建立了磁流阻尼器的动力学模型。应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性 ,如力 -速度曲线 ,并与试验结果相吻合 ,为磁流阻尼器设计和性能预测提供了参考。

孔隙阀式磁流变阻尼器准静力分析

建立了孔隙阀式磁流变阻尼器的轴对称模型,推导了孔隙阀内磁流变液压力梯度方程。对Herschel-Bulkley模型的磁流变阻尼器压力梯度进行了数值求解。应用代数方程理论,得到了Bingham模型的磁流变阻尼器压力梯度的解析解。最后,结合算例计算了孔隙阀内磁流变液的流速分布及阻尼器的阻尼力。

铁路车辆多级拟合线性油压减振器

运用液压流体力学理论 ,对铁路车辆线性油压减振器的多级拟合原理和设计理论进行了研究 ,建立了其动态数学模型 ,提出采用动态模型法设计并开发了相应的计算机辅助设计和虚拟试验应用软件。运用以上设计理论和开发工具进行了算例设计 ,工程测试结果表明 ,算例减振器达到了预期良好的阻尼性能。

车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力数学模型及试验仿真

介绍一种车辆单简充气磁流变减振器的结构和工作原理,其内部的磁流变液材料是一种新型的智能材料,其流变特性可随所加载磁场强度的变化而变化,并且这一过程是可逆的,用磁流变液制成的减振器具有体积小、阻尼力大、动态范围广和频响高等优点。研究利用磁流变液的非牛顿宾汉流体模型和流体运动微分方程,建立反映单筒充气磁流变减振器阻尼力特性的数学模型;对单筒充气磁流变减振器进行台架试验,得到不同电流的减振器示功特性图;通过试验测得磁流变减振器的仿真参数,然后在Matlab软件环境下完成阻尼力数学模型的仿真;试验的示功特性与数学模型仿真进行分析比较,结果表明仿真数据与试验数据较吻合,验证了建立的单筒充气阻尼力数学模型的正确性。