具有内流通通道的磁流变冲击缓冲器的力学响应特性研究

发布时间：2020-08-13 17:37

【摘要】：磁流变(Magnetorheological,MR)液是一种具有可控流变特性的磁场效应智能材料,其快速响应特性使得基于MR液的可控阻尼执行器在高速冲击缓冲控制系统中具有一定的应用潜力。本文提出一种应用于高速冲击激励条件下的具有内流通通道的磁流变冲击缓冲器(magnetorheological shock absorber,MRSA)的原理和结构,实现在高速冲击时能够及时高效的吸能。并对具有内流通通道的MRSA的原理和力学特性进行深入的理论分析、仿真研究和实验验证。在静态磁场中分析了在不同电流激励条件下MRSA磁场分布情况,利用瞬态电磁仿真方法获得瞬态电流激励与瞬态电压激励条件下MRSA的响应时间。分别基于流体的平板流动特性理论和有限元仿真软件ANSYS/Fluent,建立了MRSA在不同激励条件下的力学性能数学模型和流场实体模型。对比并分析了传统单线圈活塞式MRSA、多线圈活塞式MRSA和具有内流通通道的MRSA的力学性能,验证活塞与电磁线圈的解耦设置使得具有内流通通道的MRSA具有更好的可控力学性能,包括可控阻尼力范围、动态范围和可控速度范围。基于自建的冲击测试平台和鹭宫伺服液压激振测试系统,验证具有内流通通道的MRSA在高速冲击和正弦位移激励条件下的力学响应特性实验测试与分析。在鹭宫伺服液压激振测试系统上,测试了三角波位移激励条件下具有内流通通道的MRSA原型的时间响应特性,包括电流源和电压源分别作为励磁电源驱动器时的响应时间。分析并讨论了电流源作为励磁电流驱动器时具有内流通通道的MRSA在冲击缓冲系统进行半主动缓冲吸能的可行性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.326
【图文】：

流变特性,无磁,磁场,示意图

不能完全吸收碰撞时产生的能量，最终有可能会对驾驶员和乘威胁。如果在汽车前端碰撞系统中添加过多的被动吸能部件，据不同碰撞情况实现高效吸能的效果，而且还会增加整车质量量化发展趋势的基本要求。智能材料磁流变液的可控冲击缓冲装置磁流变冲击缓冲器（M尼力范围大，响应时间短，能够实现在不同的冲击激励条件下是一般的 MRSA 在系统失效和断电的情况下，不能及时提供可能会造成严重的安全事故，并且汽车碰撞到行人或小质量冲击力较小，由于一般的 MRSA 拥有较大的被动阻尼力，有伤害。在汽车碰撞吸能系统领域，MRSA 的相关技术迄今并。变液变(Magnetorheological, MR)液是一种能够在毫秒级时间内发生能材料[2-6]。在磁场的作用下，可实现 MR 液粘性的无级调节。

零件图,原型图,剖视图,内流

(b) 具有内流通通道的 MRSA 原型图：(a) 三维剖视图；(b) rnal bypass MRSAprototype: (a)The sectional view and (b) the表 2.1 MRF-G28 型 MR 液相关参数Tab. 2.1 Related parameters of MRF-G28参数数值单位剪切应力（5000Gs） >50 kPa场粘度 ( = ě 20 ) 1.1 Pa·s工作温度范围㧟40-130 密度 2720 kg/m3

分布图,磁感线,内流,电流

第二章具有内流通通道的 MRSA 的结构原理、建模与仿真分析入不同电流时，各个点的磁感应强度的变化情况，其中磁感应强度随电流的况如公式(2.22)所示。B = (2中 p1、p2 和 p3 为实常数。分别计算在不同电流时各个位置的磁感应强度的变化情况，如图 2.8 所示。根据图 2.8 为电磁线圈中施加 0.5A、1.0A、1.5A 和 1.8A 电流时具有内道的 MRSA 环形缝隙中 MR 液磁感应强度的轴向分布曲线图。根据图 2.8，磁线圈中的电流大小与 MR 液中的磁感应强度成一定比例。在 MR 液的有区域，磁感应强度较大，尤其中间三个作用区域受到两个线圈产生磁场的作其他两个区域内磁感应强度更大。而在非作用区域 MR 液的磁感应强度几。可以合理推断，改变 MRSA 的有效作用长度（改变其有效作用区域）有变 MRSA 的可控力学性能。分别计算得到六个有效作用区域内的磁感应强的常数如表 2.3 所示。

【参考文献】