磁流变阻尼器多场耦合分析及动态特性研究

发布时间：2017-06-08 19:16

  本文关键词：磁流变阻尼器多场耦合分析及动态特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁流变液是一种具有特殊流变特性的智能材料,能在磁场的作用下由流体瞬间转变为半固体,且流变过程可逆。由于其剪切屈服强度可通过调节磁场强度加以控制,因此,利用磁流变液介质研制得到的半主动磁流变阻尼器在振动控制技术应用领域具有明显优势。磁流变阻尼器的磁流变液、结构件、电磁场等相互耦合作用,使其动态特性呈强非线性,要得到良好的振动控制效果,应对其多场耦合机理进行深入分析,得到更为准确的动力学模型。本文通过对美国Lord公司生产的磁流变阻尼器进行力学建模、多场耦合仿真及动态响应分析,研究了磁流变阻尼器动态特性及其影响因素,为应用于管路半主动控制的磁流变减振器设计提供理论基础。本文的主要研究工作为:(1)磁流变阻尼器力学模型评估能力分析建立磁流变阻尼器伪静力学模型和动力学模型,并对其参数进行辨识,得到环形通道模型、Bingham模型及Bingham-多项式模型对磁流变阻尼器动态性能的评估能力。(2)磁流变阻尼器多场耦合仿真以ADINA有限元软件为仿真平台,建立磁流变阻尼器流场、结构场和电磁场多场耦合仿真模型,并进行分析,得到磁流变阻尼器的阻尼特性,为研究其动态特性奠定基础。(3)磁流变阻尼器动态响应分析建立磁流变阻尼器动态响应模型,分析磁流变液参数和电磁回路参数对其动态响应的影响。通过分析磁流变阻尼器内部磁路结构,计算电磁回路响应时间。对电磁回路的涡流和磁滞损耗建立计算模型,分析其影响因素,为磁流变阻尼器的磁路设计提供理论基础。(4)实验测试磁流变阻尼器的动态特性使用d SPACE仿真控制平台完成实验并用Butterworth滤波器滤波,得到磁流变阻尼器的动态特性曲线,并将伪静力学模型曲线和ADINA仿真曲线与实验结果进行对比,验证静力学模型和多场耦合仿真模型的准确性。
【关键词】：磁流变阻尼器 参数辨识 多场耦合 动态特性 半主动振动控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-14
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 研究背景11-13
• 1.1.3 研究目的和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 磁流变液材料14-16
• 1.2.2 磁流变技术应用16-17
• 1.2.3 磁流变阻尼器多场耦合分析17
• 1.2.4 磁流变阻尼器动态响应分析17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 磁流变阻尼器力学模型建立及参数辨识20-41
• 2.1 引言20
• 2.2 磁流变阻尼器的工作模式20-21
• 2.3 磁流变阻尼器的伪静力学建模21-30
• 2.3.1 磁流变液的本构模型21-22
• 2.3.2 磁流变阻尼器的准静态对称模型22-28
• 2.3.3 准静态对称模型的仿真分析28-30
• 2.4 磁流变阻尼器动力学模型建立30-39
• 2.4.1 动力学参数模型建立31-34
• 2.4.2 非参数动力学模型的建立34-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第3章 磁流变阻尼器的多场耦合效应及其仿真41-54
• 3.1 引言41
• 3.2 磁流变阻尼器多场耦合的数学模型41-45
• 3.2.1 流固耦合的有限元模型41-43
• 3.2.2 电磁模块的有限元模型43-45
• 3.3 含磁场的多场耦合仿真分析45-53
• 3.3.1 多场耦合模型的建立46-49
• 3.3.2 活塞结构体的仿真分析49-50
• 3.3.3 磁流变流体的仿真分析50-51
• 3.3.4 磁流变阻尼器内部磁场分布51-52
• 3.3.5 磁流变阻尼器输出阻尼力分析52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 磁流变阻尼器动态响应分析54-67
• 4.1 引言54
• 4.2 磁流变液响应时间54-57
• 4.2.1 Bingham流体稳定流动分析54-55
• 4.2.2 跃变条件下的流体流动分析55-57
• 4.3 电磁回路响应时间57-66
• 4.3.1 电磁回路响应时间分析57-60
• 4.3.2 能量损耗对响应时间的影响60-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 实验研究67-83
• 5.1 引言67
• 5.2 磁流变阻尼器性能测试实验系统搭建67-73
• 5.2.1 性能测试实验系统原理67-69
• 5.2.2 实验台硬件组成69-70
• 5.2.3 测试及数据采集系统软硬件组成70
• 5.2.4 滤波处理70-73
• 5.3 磁流变阻尼器性能测试实验方案73-78
• 5.3.1 伺服阀控缸的位置控制73-75
• 5.3.2 实验方案75-76
• 5.3.3 数据采集76-78
• 5.4 磁流变阻尼器性能测试实验研究78-82
• 5.4.1 控制电流对磁流变阻尼器动态性能的影响78-79
• 5.4.2 振动频率对磁流变阻尼器动态性能的影响79-80
• 5.4.3 振动幅值对磁流变阻尼器动态性能的影响80-81
• 5.4.4 理论和仿真模型与实验结果的对比分析81-82
• 5.5 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-90
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果90-91
• 致谢91

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