磁流变液阻尼器的设计及其应用于汽车悬架的振动控制

上海大学硕士学位论文磁流变液阻尼器的设计及其应用于汽车悬架的振动控制姓名：李金申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：张华良20040201磁流变液阻尼器的设计及其应用于汽车悬架的振动控制作者：李金学位授予单位：上海大学相似文献(10条)1.期刊论文汪建晓.孟光磁流变液阻尼器用于振动控制的理论及实验研究-振动与冲击2001,20(2)磁流变液阻尼器作为一种可调阻尼元件,具有控制方便、响应迅速、能耗小、结构简单等特点,在振动控制领域有广泛的应用前景.本文分析了磁流变液阻尼器的四种非线性模型,从理论和实验两方面研究了磁流变液阻尼器在一种振动控制装置中的应用.理论分析和实验表明:磁流变液阻尼器随着控制电流的加大,施加于磁流变液的磁场加强,而控制效果更加明显;磁流变液阻尼器在施加控制电流时反应迅速,且在低频时具有显著的振动控制效果.2.期刊论文陈进新.王宇.CHENJin-xin.WANGYu一种可应用于小阻尼力领域的新型磁流变液阻尼器-振动与冲击2009,28(2)在总结现有磁流变液阻尼器的结构形式和特点的基础上,提出一种可应用于地面小型机械结构或空间微重力环境下减振系统等小阻尼力领域的新型磁流变液阻尼器.对该新型磁流变液阻尼器进行结构设计、液体分析、磁路分析、力学分析、理论结果分析和误差分析,验证了它的有效性,说明它能够应用在小阻尼力领域,拓展了磁流变液阻尼器的应用范围.3.学位论文杨万庆大型磁流变液阻尼器的研究及其工程应用2008自从1972年美裔华人J，T，P.Yao提出了基于古典和现代控制理论的土木工程振动控制概念以来，许多科学家和工程师在结构控制的方式和设计计算方法上，进行了大量的研究，结构振动控制的研究从理论、实践到应用等方面都取得了突飞猛进的发展。智能控制的发展为土木工程的振动控制开辟了新的天地。结构智能控制系统以智能材料和器件的应用为突出标志。采用智能驱动材料可以制作电、磁或温度等调节的主动控制驱动装置和变阻尼装置，且出力大、能耗小、反应迅速，将成为结构振动控制的发展未来。磁流变液阻尼器是一种优秀的半主动控制装置。磁流变液阻尼器以其机械简易性、可调范围宽、低能耗、出力大以及稳定性强等优点引起了广泛的关注和应用。磁流变液阻尼器在许多领域得到应用，由于土木工程结构体型巨大，因此研制出适用于土木工程结构控制需要的高性能大型磁流变液阻尼器，就成为了该装置应用于实际工程的前提和关键。本文重点围绕大型磁流变液阻尼器进行研究。首先，回顾和总结了近年来国内外专家学者对于智能控制和磁流变液阻尼器的研究以及应用状况，阐述了本文研究的目的，并提出了研究的内容和价值。其次，研究了大型磁流变液阻尼器设计和制作的关键技术，在获取了高性能磁流变液之后，建立了阻尼器设计与制作的关键技术，主要技术有：新型畜能器设计与制作技术、磁场防漏技术、引线保护技术、磁流变阻尼器抗沉降技术、磁流变阻尼器磁滞调整技术、磁流变阻尼器的控制器恒流技术。以满足土木工程结构实际应用的要求。第三，在对大型磁流变液阻尼器的关键技术研究的基础上，对其性能、磁场对外部环境的干扰进行了试验研究，本文提出以修正的Bingham模型为依据，对其动力模型进行了参数识别。结果表明随着电流的变化，阻尼力逐渐增大，且耗能性能良好；阻尼器的最大阻尼力的试验结果与理论结果相差较小；对外部环境的影响几乎没有；该参数识别方法是可行的和有效的。第四，在系统研究模糊神经网络结构的基础上，提出了基于模糊控制策略的模糊智能控制方法。模糊智能控制属于智能控制理论，方法本身不依赖于结构的力学模型，模糊半主动控制的控制信号只有最小和最大两种，从从振动控制的效果上看，模糊半主动控制的效果要好。这主要是因为神经网络具有很好的泛化能力，对于非训练样本也能得出满意的结果，并且，连续的控制电流使MR产生的实际阻尼力能更好的跟踪模糊主动控制力。另外模糊神经网络不受控制算法的限制，可以与各种控制算法连接形成智能控制。第五，通过将前面的理论研究应用于多层框架基础隔震结构，完成了对安装了基础MR智能隔震系统装置的多层框架结构模型的理论研究。结果表明：被动隔震装置能大大的减小多层框架结构模型的地震地震响应，但是隔震层的层间侧移太大，安全性要求得不到保证。基础MR智能隔震系统装置的性能明显好于被动隔震装置，是一种安全实用的隔震装置。模糊智能控制方法能有效控制MR智能隔震系统，其控制效果明显比Passive-off控制和被动隔震的效果好。通过仿真分析与试验结果的比较，也证实了本文提出的仿真算法和模糊智能控制方法的正确性。第六，采用MR智能阻尼器来抑制升船机结构项部厂房的地震鞭梢效应。由于智能材料可通过改变外加电/磁场来调整自身的状态，因此以其作为调节手段可以设计出可调参数的智能阻尼器，实现工程结构振动的半主动控制。仿真分析和试验分析都表明，MR智能半主动阻尼器可有效地抑制升船机结构项部厂房的地震鞭梢效应。最后，完成了运用MR阻尼器控制三峡升船机顶部厂房鞭梢效应的实时子结构试验。建立了实时子结构试验的加载设备和控制系统，测量了液压伺服系统的滞后时间，并采用神经网络预测的方法加以补偿。现有设备的滞后时间较长，但是采用神经网络预测方法进行补偿后，取得了很好的效果，使得数值子结构和物理子结构基本能保持同步协调工作。相对于被动隔震装置，屋盖MR智能隔震系统能更有效地减小升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。MR阻尼器在保证隔震层对结构的减振效果的同时，很好地保护了隔震层的变形，改善了隔震系统的性能。4.会议论文关新春.郭鹏飞.欧进萍磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析2008首先，试验测试了不同速度和电流变化下，大吨位磁流变液阻尼器的响应时间;然后，对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟，基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间，并与试验数据做了比较。最后，研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响。结果表明，可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间;电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素，减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径;电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况;无论是上升还是下降，电流初值越小，涡流对阻尼器磁路的影响越大，阻尼力响应时间也越长。研究还表明，缩短电流的响应时间，会带来更大的涡流，并不一定能缩短阻尼力的响应时间。5.期刊论文郭鹏飞.关新春.欧进萍.GUOPeng-fei.GUANXin-chun.OUJin-ping磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析-振动与冲击2009,28(6)首先,试验测试了不同速度和电流变化下,大吨位磁流变液阻尼器的响应时间;然后,对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟,基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间,并与试验数据做了比较.最后,研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响.结果表明,可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间;电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素,减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径;电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况;无论是上升还是下降,电流初值越小,涡流对阻尼器磁路的影响越大,阻尼力响应时间也越长.研究还表明,缩短电流的响应时间,会带来更大的涡流,并不一定能缩短阻尼力的响应时间.6.期刊论文关新春.李金海.欧进萍.GuanXinchun.LiJinhai.OuJinping大吨位磁流变液阻尼器的性能试验研究-高技术通讯2005,15(8)研究了磁流变液阻尼器的磁路特性,在此基础上,对研制的最大阻尼力为170kN、可调倍数为16的磁流变液阻尼器的性能进行了试验研究.结果表明,在低电流情况下,对于活塞上缠有多个线圈的磁流变液阻尼器,多线圈电流的同向和异向并不影响其阻尼力的大小;但在高电流情况下,反接相邻线圈可以降低磁路磁阻的增长速度,从而有利于提高其阻尼力.7.期刊论文李连进.刘旭辉.LILian-jin.LIUXu-hui磁流变液阻尼器的参数优化与特征仿真-兰州理工大学学报2006,32(2)基于液压流体力学的液压缸设计理论,由磁流变液的物理性质建立了单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的力学模型,用数值计算方法对磁流变液阻尼器的参数进行了模拟仿真研究,求得缸体和活塞之间的缝隙、活塞的运动速度及磁流变液的粘性系数与阻尼力之间的关系,确定了最佳的磁流变液阻尼器设计参数.定量描述了磁流变液阻尼器的非线性阻尼特性,为单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的设计提供了理论依据.8.学位论文王桦磁流变液测试系统及旋转阻尼器的研究2004磁流变液(MagnetorheologicalFluids)是微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体中形成的悬浮液.磁流变液在外加磁场作用下表现出一种非线性流变效应.随着人们对磁流变液机理和制备研究的深入,其力学性能和磁学性能不断完善,其应用器件的研究也已引起科技工作者的广泛关注.该文从磁流变液测试系统和旋转阻尼器两个方面进行了研究:磁流变液剪切屈服应力(τ)是磁流变液最重要的特性之一.原测试系统测出的数据需人工读取,处理起来工作量大、精度低,为此建立一套准确、便捷、可靠的计算机数据采集和处理系统是进一步研究磁流变液剪切屈服应力的基础.由DSP构成的数据采集系统可实现测试信号向计算机的传输和将计算机发出的TTL信号发送到步进电机两种功能.用VC编写了数据采集、分析计算的界面和程序,同时在计算机与DSP芯片之间,建立了以VC为界面的收发通信.通过对磁流变液的实测,取得了令人满意的结果.从磁流变液本构关系(Bingham模型)出发,建立了磁流变旋转阻尼器阻尼力矩的计算模型.通过应用有限元的数值分析方法,计算了几种典型结构旋转阻尼器阻尼力矩以及阻尼片与内腔壁的间隙对阻尼力矩的影响,并把数值模拟的结果进行比较,得出了结构设计中应遵从的一般性原则,为磁流变旋转阻尼器的结构设计提供了一个理论依据.同时依据该原则,设计出一种以磁流变液为阻尼介质的新型旋转阻尼器,并在其阻尼性能、密封性、减少漏磁等方面作了较大的改进.该方法的重要意义在于:通过数值模拟,能直观地分析阻尼器中各部位磁场强度的大小并能从理论上计算出阻尼力矩的大小.依据这些结果,就能增强结构的合理性,减少设计的盲目性,最终希望此方法能为磁流变液应用器件设计提供一种有用的辅助工具.9.会议论文汪建晓.佛山大学思源机电一体化研究所(佛山)孟光.佛山大学思源机电一体化研究所(佛山)磁流变液阻尼器用于旋转机械转子振动控制的实验研究2001本文实验研究了一种剪切式磁流变液阻尼器在旋转机械转子振动控制中的应用.实验发现,磁流变液阻尼器的刚度及阻尼随阻尼器内施加磁场强度的增加而增大;支承在磁流变液阻尼器上的转子系统的振幅在亚临界区及临界转速处随施加的磁场强度的增加而减小.而在超临界区则随磁场强度的增加而增大;系统的临界转速随磁场强度的增加而升高.实验表明,磁流变液阻尼器具有控振效果明显、反馈迅速、能耗低及结构简单等特点,可通过选择性能优良的磁流变液,设计合理的磁流变液阻尼器结构并选用适当的控制方案,使转子的振动在全转速区内受到控制.10.期刊论文李金海.关新春.刘敏.欧进萍.LIJin-hai.GUANXin-chun.LIUMin.OUJin-ping斜拉索磁流变液阻尼器半主动振动控制系统的设计与应用-功能材料2006,37(5)桥梁斜拉索是一种小阻尼、大柔度结构,在各种环境荷载作用下极易发生剧烈振动,因此迫切需要采取一定的措施来提高斜拉索的耐久性和安全性.本文针对山东滨州黄河公路大桥的减振需要,研究了怂基于磁流变液阻尼器的半主动振动控制系统的设计、材料与器件的性能实验以及现场振动控制实验.本文链接：