磁流变液挤压力学特性及磁流变液作动器磁滞特性研究

发布时间：2021-10-12 19:42

　　磁流变液（Magnetorheological fluids,MRF）属于一种场效应智能材料,在外部磁场作用下MRF展现出可调节的流变特性,并在宏观上显示为可控流体粘性。基于这一力学特性,MRF半主动作动器在结构振动保护（MRF作动器、MRF悬置）、液压动力传动（MRF离合器、MRF制动器）、抛光技术（MRF抛光技术）以及医疗设备（MRF假肢、MRF触觉作动器）等领域有着广泛的研究和应用。然而,相对于快速发展的工程应用研究,MRF工作机理及力学特性的基本研究还不够完善,一方面,对于MRF自身力学特性的研究（尤其是挤压模式下MRF力学特性研究）以及MRF微观结构演变过程的理解还不够透彻;另一方面,MRF自身的非线性特性以及与作动器结构特征耦合使得MRF作动器表现出典型的磁滞行为,而精确数学模型的缺乏将大大降低系统的控制效果。因此,基于试验现象深入探究MRF工作机理、建立精确表征MRF作动器磁滞特性的数学模型对于认知MRF力学行为、扩展MRF应用范围以及实现系统有效控制都具有必要的学术研究意义和工程应用价值。针对上述问题,以挤压模式下MRF力学特性为研究对象,本文设计一套液压腔体积恒定的M... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：163 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 MRF及其应用
        1.2.1 MR效应及MRF
        1.2.2 MRF工程应用
    1.3 MRF挤压力学特性研究
        1.3.1 挤压力学特性试验研究
        1.3.2 挤压力学特性理论探究
    1.4 MRF作动器磁滞特性研究
        1.4.1 MRF作动器磁滞现象及磁滞定义
        1.4.2 MRF作动器磁滞特性建模
        1.4.3 MRF作动器磁滞逆模型
    1.5 本文主要研究内容
2 高频简谐激励下MRF力学行为
    2.1 引言
    2.2 MRF挤压力学特性测试系统
        2.2.1 MRF系统测试原理与结构
        2.2.2 MRF挤压结构磁路特性
    2.3 高频简谐激励下MRF力学特性试验测试
        2.3.1 试验测试工况
        2.3.2 试验测试结果
    2.4 高频简谐激励下MRF力学特性理论分析
        2.4.1 Bingham流体均匀介质假设
        2.4.2 MRF挤压力学理论建模
    2.5 试验结果对比分析
    2.6 小结
3 MRF挤压力学行为速度相关性
    3.1 引言
    3.2 MRF力学行为激励速度相关性测试
        3.2.1 试验测试工况
        3.2.2 试验测试结果
    3.3 MRF力学特性速度相关性理论分析
        3.3.1 基于磁偶极子理论的铁磁颗粒间磁相互作用
        3.3.2 基于Darcy渗透理论的铁磁颗粒与均匀载液间液压相互作用
    3.4 模型仿真与分析
    3.5 小结
4 MRF作动器磁滞特性建模
    4.1 引言
    4.2 MRF作动器磁滞行为
        4.2.1 磁滞特性定义
        4.2.2 磁滞行为变化趋势
    4.3 MRF作动器磁滞特性建模
        4.3.1 Spencer现象模型
        4.3.2 变结构现象模型
    4.4 基于遗传算法的参数辨识
    4.5 模型验证与分析
        4.5.1 模型拟合磁滞特性曲线能力
        4.5.2 模型表征MRF磁滞机制能力
    4.6 小结
5 广义磁滞特性建模
    5.1 引言
    5.2 特殊类Duhem模型特性分析
        5.2.1 特殊类Duhem模型定义
        5.2.2 特殊类Duhem模型广义特性
    5.3 广义磁滞建模方法
        5.3.1 RC电路中磁滞现象
        5.3.2 广义磁滞建模工作原理
    5.4 广义磁滞逆模型
        5.4.1 磁滞逆模型推导
        5.4.2 基于磁滞逆模型跟踪控制
    5.5 广义磁滞建模方法在MRF作动器磁滞特性建模中应用
    5.6 小结
6 MRF在车辆悬置系统中应用
    6.1 引言
    6.2 MRF悬置结构设计与工作原理
    6.3 MRF悬置力学特性测试
        6.3.1 悬置零场状态力学特性
        6.3.2 悬置可控耗能特性
        6.3.3 悬置可控动刚度
    6.4 MRF悬置可控阻尼力磁滞特性建模
        6.4.1 可控阻尼力磁滞建模
        6.4.2 模型验证
    6.5 MRF阻尼力跟踪控制
    6.6 小结
7 总结与展望
    7.1 本文的主要研究工作及创新点
    7.2 研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]静磁场下磁流变液微结构形态稳定性分析[J]. 易成建,彭向和,李海涛.  功能材料. 2008(12)
[2]足尺磁流变阻尼器的建模及动态特性[J]. 杨广强,B.F SpencerJr,J.D.Carlson,M.K. Sain.  地震工程与工程振动. 2001(S1)

博士论文
[1]集群磁流变效应抛光垫特性及其加工机理研究[D]. 白振伟.广东工业大学 2014
[2]基于微结构的磁流变液力学性能研究[D]. 赵春伟.重庆大学 2014
[3]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[4]半主动座椅悬架控制理论与实验研究[D]. 张志勇.湖南大学 2008
[5]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003



本文编号：3433186