运行分散磁流变阻尼器设计及特性研究

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作为一种阻尼可控器件,磁流变阻尼器具有结构简单、体积小、反应快、能耗低等优点,可以根据外加磁场调控阻尼力大小,在航空、汽车、建筑等领域具有广泛的应用前景。由于磁流变液自身无法避免的沉降特性,在长时间静置工况下,传统磁流变阻尼器存在性能不确定性,甚至发生机械卡滞,影响器件性能及寿命。针对传统磁流变阻尼器存在的问题,本文基于“运行分散”设计理念,提出并设计一种新型磁流变阻尼器,并称之为运行分散磁流变阻尼器。通过阻尼器运行时内部产生的全局流动,使部分沉降的磁流变液重新分散,从而克服沉降问题。本文主要内容包括:(1)提出本文的研究目的与意义,概述磁流变液的性能特点和发展情况,从抗沉降稳定性表征和优化两方面进行分析。(2)比较分析传统磁流变阻尼器的结构特征,指出磁流变液沉降后对器件可能带来的不利影响;提出“运行分散”设计理论,阐述新型磁流变阻尼器工作原理,并开展关键结构设计研究。(3)开展运行分散磁流变阻尼器电磁学分析,根据磁路模型计算确定关键磁路参数,并基于COMSOL有限元分析软件开展电磁场仿真分析。(4)开展运行分散磁流变阻尼器流变学分析,在主要结构参数确定条件下进行牛顿流体零场建模,并基于Herschel-Bulkley模型进行流变学建模,在Bingham简化处理后获取磁场作用条件下运行分散磁流变阻尼器的工作特性。(5)开展运行分散磁流变阻尼器流场仿真分析,模拟阻尼器工作时内部磁流变液流动产生运行分散的过程,并探究不同阻尼通道间隙宽度对运行分散效果的影响。(6)在加工装配基础上搭建运行分散磁流变阻尼器测试系统,在不同激振振幅、频率和速度条件下,研究激励电流对阻尼器输出特性的影响。开展运行分散性能验证测试,在不同静置时间条件下进行阻尼力恢复能力测试,并与传统磁流变阻尼器进行阻尼力恢复能力对比测试。
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