基于铁磁流体第二类悬浮特性动力吸振器的理论与实验研究
发布时间：2021-11-06 16:57
铁磁流体是一种具有磁学特性以及流动特性的新型功能材料,其独特的悬浮特性广泛应用于振动控制领域。相比于传统的动力吸振器,铁磁流体动力吸振器对惯性力敏感,没有金属元件的疲劳,可以更为有效的对航天器中太阳能帆板等长直挠性元件的低频率、小振幅的振动进行控制。因此,本文基于铁磁流体第二类悬浮特性,设计了一种新型的铁磁流体动力吸振器,并研究了该铁磁流体动力吸振器中刚度系数对其减振性能的影响。本文的具体研究工作如下:（1）建立了该铁磁流体动力吸振器的二自由度振动模型,并基于磁荷模型,对该铁磁流体动力吸振器内部的磁场分布进行了理论推导;（2）提出了该铁磁流体动力吸振器的设计方案。通过理论计算和静磁场仿真两种方式,对比了不同磁极排布方式下空间磁场分布及永磁体之间的磁力,对理论模型的正确性进行了验证,并以此为依据选取了永磁体的磁极排布方式,从而确定了惯性质量块和壳体的结构及尺寸参数;（3）通过实验对铁磁流体的磁化特性进行了标定,研究了铁磁流体的粘度随磁场强度的变化规律。利用流场与磁场耦合仿真研究了铁磁流体的粘度和表面张力系数对铁磁流体液面分布的影响规律。研究结果表明,粘度及表面张力系数对稳定状态时铁磁流体...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非磁性矿物颗粒受力示意图[[IB]
动轨迹存在较大区别［２ＩＬ??Ｓｕｄｏ等研宂了磁悬浮永磁体－铁磁流体单元在外加交变磁场作用下的动态特??性，如图１－２所示［２２］。??环形永磁体轶磁流体??铝轴?????｜??、丨??铝盘??—??图１－２磁悬浮永磁体－铁磁流体单元［２２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｌｅｖｉｔａｔｉｎｇ?ｍａｇｎｅｔ－ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｌｕｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ［２２］??在该研宄中，该研宄团队通过设置外部交变磁场的磁场强度和频率，观察了??两种不同振荡模式下的频率特性，记录了铁磁流体的瞬态现象。??刘桂雄等对永磁体在铁磁流体中受到的悬浮力进行了仿真计算，研究了永磁??体位移与径向作用力之间的关系０１。徐晨等将球形永磁体悬浮于充满铁磁流体的??球形容器中，讨论了永磁体半径、永磁体磁化强度和容器半径对永磁体悬浮位置??的影响［２４］，并通过霍尔检测方法实现了对永磁体悬浮位置的控制和测量。该研宄??团队建立的模型如图１－３所示［２５］。??球形永磁体?Ｔ??球形容器??１鲁??ｒ＇?＾铁磁流体??图１－３球形永磁体悬浮示意图【２５］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ［２５］??随着铁磁流体悬浮特性的研究工作的深入，基于铁磁流体悬浮特性的应用技??术不断发展。目前一些铁磁流体惯性设备应用了铁磁流体的悬浮＃性。基于铁磁??流体悬浮特性的传感器通过检测悬浮于铁磁流体中的惯性质量块位移所带来的电??感或磁场变化，进行加速度［２６］、微压差［２７］、倾角大小的测量［２８］。在铁磁流体减振??器中
动轨迹存在较大区别［２ＩＬ??Ｓｕｄｏ等研宂了磁悬浮永磁体－铁磁流体单元在外加交变磁场作用下的动态特??性，如图１－２所示［２２］。??环形永磁体轶磁流体??铝轴?????｜??、丨??铝盘??—??图１－２磁悬浮永磁体－铁磁流体单元［２２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｌｅｖｉｔａｔｉｎｇ?ｍａｇｎｅｔ－ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｌｕｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ［２２］??在该研宄中，该研宄团队通过设置外部交变磁场的磁场强度和频率，观察了??两种不同振荡模式下的频率特性，记录了铁磁流体的瞬态现象。??刘桂雄等对永磁体在铁磁流体中受到的悬浮力进行了仿真计算，研究了永磁??体位移与径向作用力之间的关系０１。徐晨等将球形永磁体悬浮于充满铁磁流体的??球形容器中，讨论了永磁体半径、永磁体磁化强度和容器半径对永磁体悬浮位置??的影响［２４］，并通过霍尔检测方法实现了对永磁体悬浮位置的控制和测量。该研宄??团队建立的模型如图１－３所示［２５］。??球形永磁体?Ｔ??球形容器??１鲁??ｒ＇?＾铁磁流体??图１－３球形永磁体悬浮示意图【２５］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ［２５］??随着铁磁流体悬浮特性的研究工作的深入，基于铁磁流体悬浮特性的应用技??术不断发展。目前一些铁磁流体惯性设备应用了铁磁流体的悬浮＃性。基于铁磁??流体悬浮特性的传感器通过检测悬浮于铁磁流体中的惯性质量块位移所带来的电??感或磁场变化，进行加速度［２６］、微压差［２７］、倾角大小的测量［２８］。在铁磁流体减振??器中
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结永磁材料NdFeB表面中温化学镀层的形貌与性能[J]. 王艳杰,张程,李忠磊. 北华航天工业学院学报. 2017(01)
[2]不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型[J]. 田录林,杨里,田亚琦. 电机与控制学报. 2017(01)
[3]空间飞行器阻尼减振设计与应用[J]. 李海岩,廉永正,吕静,王彬,张盛. 计算机辅助工程. 2016(06)
[4]基于HyperStudy的航天器结构多目标优化设计[J]. 刘磊,马爱军,刘洪英,石蒙. 智能制造. 2016(06)
[5]航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究[J]. 晋坤,孙秀京,尹苹,付杨,孙震,王存,马超,毛爱群. 锻压技术. 2015(08)
[6]磁场强度对磁性液体磁表面张力系数的影响[J]. 李艳琴. 物理实验. 2015(05)
[7]钛合金在航空航天及武器装备领域的应用与发展[J]. 刘全明,张朝晖,刘世锋,杨海瑛. 钢铁研究学报. 2015(03)
[8]航天器系统级减振/隔振应用研究及其进展[J]. 陈健,冯淑红,柳征勇,唐国安. 强度与环境. 2013(05)
[9]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[10]磁性液体阻尼减振器动力学建模及实验[J]. 杨文明,李德才,冯振华. 振动工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]航天器微振动及其抑制技术研究[D]. 李太平.哈尔滨工业大学 2013
[2]磁性液体在物体比重测试技术中的应用研究[D]. 孟红芳.河北工业大学 2006
本文编号：3480192
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非磁性矿物颗粒受力示意图[[IB]
动轨迹存在较大区别［２ＩＬ??Ｓｕｄｏ等研宂了磁悬浮永磁体－铁磁流体单元在外加交变磁场作用下的动态特??性，如图１－２所示［２２］。??环形永磁体轶磁流体??铝轴?????｜??、丨??铝盘??—??图１－２磁悬浮永磁体－铁磁流体单元［２２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｌｅｖｉｔａｔｉｎｇ?ｍａｇｎｅｔ－ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｌｕｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ［２２］??在该研宄中，该研宄团队通过设置外部交变磁场的磁场强度和频率，观察了??两种不同振荡模式下的频率特性，记录了铁磁流体的瞬态现象。??刘桂雄等对永磁体在铁磁流体中受到的悬浮力进行了仿真计算，研究了永磁??体位移与径向作用力之间的关系０１。徐晨等将球形永磁体悬浮于充满铁磁流体的??球形容器中，讨论了永磁体半径、永磁体磁化强度和容器半径对永磁体悬浮位置??的影响［２４］，并通过霍尔检测方法实现了对永磁体悬浮位置的控制和测量。该研宄??团队建立的模型如图１－３所示［２５］。??球形永磁体?Ｔ??球形容器??１鲁??ｒ＇?＾铁磁流体??图１－３球形永磁体悬浮示意图【２５］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ［２５］??随着铁磁流体悬浮特性的研究工作的深入，基于铁磁流体悬浮特性的应用技??术不断发展。目前一些铁磁流体惯性设备应用了铁磁流体的悬浮＃性。基于铁磁??流体悬浮特性的传感器通过检测悬浮于铁磁流体中的惯性质量块位移所带来的电??感或磁场变化，进行加速度［２６］、微压差［２７］、倾角大小的测量［２８］。在铁磁流体减振??器中
动轨迹存在较大区别［２ＩＬ??Ｓｕｄｏ等研宂了磁悬浮永磁体－铁磁流体单元在外加交变磁场作用下的动态特??性，如图１－２所示［２２］。??环形永磁体轶磁流体??铝轴?????｜??、丨??铝盘??—??图１－２磁悬浮永磁体－铁磁流体单元［２２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｌｅｖｉｔａｔｉｎｇ?ｍａｇｎｅｔ－ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｌｕｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ［２２］??在该研宄中，该研宄团队通过设置外部交变磁场的磁场强度和频率，观察了??两种不同振荡模式下的频率特性，记录了铁磁流体的瞬态现象。??刘桂雄等对永磁体在铁磁流体中受到的悬浮力进行了仿真计算，研究了永磁??体位移与径向作用力之间的关系０１。徐晨等将球形永磁体悬浮于充满铁磁流体的??球形容器中，讨论了永磁体半径、永磁体磁化强度和容器半径对永磁体悬浮位置??的影响［２４］，并通过霍尔检测方法实现了对永磁体悬浮位置的控制和测量。该研宄??团队建立的模型如图１－３所示［２５］。??球形永磁体?Ｔ??球形容器??１鲁??ｒ＇?＾铁磁流体??图１－３球形永磁体悬浮示意图【２５］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ［２５］??随着铁磁流体悬浮特性的研究工作的深入，基于铁磁流体悬浮特性的应用技??术不断发展。目前一些铁磁流体惯性设备应用了铁磁流体的悬浮＃性。基于铁磁??流体悬浮特性的传感器通过检测悬浮于铁磁流体中的惯性质量块位移所带来的电??感或磁场变化，进行加速度［２６］、微压差［２７］、倾角大小的测量［２８］。在铁磁流体减振??器中
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结永磁材料NdFeB表面中温化学镀层的形貌与性能[J]. 王艳杰,张程,李忠磊. 北华航天工业学院学报. 2017(01)
[2]不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型[J]. 田录林,杨里,田亚琦. 电机与控制学报. 2017(01)
[3]空间飞行器阻尼减振设计与应用[J]. 李海岩,廉永正,吕静,王彬,张盛. 计算机辅助工程. 2016(06)
[4]基于HyperStudy的航天器结构多目标优化设计[J]. 刘磊,马爱军,刘洪英,石蒙. 智能制造. 2016(06)
[5]航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究[J]. 晋坤,孙秀京,尹苹,付杨,孙震,王存,马超,毛爱群. 锻压技术. 2015(08)
[6]磁场强度对磁性液体磁表面张力系数的影响[J]. 李艳琴. 物理实验. 2015(05)
[7]钛合金在航空航天及武器装备领域的应用与发展[J]. 刘全明,张朝晖,刘世锋,杨海瑛. 钢铁研究学报. 2015(03)
[8]航天器系统级减振/隔振应用研究及其进展[J]. 陈健,冯淑红,柳征勇,唐国安. 强度与环境. 2013(05)
[9]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[10]磁性液体阻尼减振器动力学建模及实验[J]. 杨文明,李德才,冯振华. 振动工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]航天器微振动及其抑制技术研究[D]. 李太平.哈尔滨工业大学 2013
[2]磁性液体在物体比重测试技术中的应用研究[D]. 孟红芳.河北工业大学 2006
本文编号：3480192
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