基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析
磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法
外 简 直 径 工 作 间 隙 磁 芯 直 径
磁 芯 有 效 长度
行 程 线 圈 匝数 线 圈 总 电 阻 最 大 输 出 力 可 调 动 力 范 围
（ ２． 表 ）
路 系统 截 面对磁 路 系统 效 率的影 响 的研究 ．
由于磁 芯产 生 的磁 场 对 外 筒 的 作 用 ， 致 内 导
筒 与 外筒 会 相 互 吸 引 而使 测 量 值 产 生较 大 误 差．
１ ＭＲ 阻 尼器 的 有 限 元 分 析
１ １ ＭＲ 阻尼 器 的磁场 实 测 ． 针 对 自行 研 制 开 发 的三 段式 ２ ＭＲ 阻 尼器 Ｔ— 进 行磁 感 应 强度 现 场 实 测 （ １ ． 测 所 用 数 字 表 ）实 特斯拉 计 的可调 量程 为 ０ ２ ０ｍＴ～２Ｔ～ ｌ ￣ ０ Ｏ Ｔ，
阻尼 器 在 现场 实 测 时 不灌 入 一 种 为单 独磁 芯 磁路 ， 第 另
一
对 于 磁 路 设计 的 问题 ， 内外 许 多学 者 运用 国 有 限元 分 析 软 件 进 行 了阻尼 器 的 仿 真分 析 ， 是 但 大多 数 研 究 仅 限 于探 讨 ＭＲ 阻 尼 器 的 最 佳 工 作
磁流 变液 （ ＭＲ） 能 阻尼 器 是 一种 优 秀 的半 智 主动 控制 装 置 ， 有 控 制 力 大 ， 具 可调 范 围宽 ， 度 温 适应 性 强 ， 响应 速度 快且 能耗 低等 优 点． 装 置 的 该 最 大特 点 是 ， 用 了磁 流变 液 在 磁 场 作用 下 能 在 利
磁流变液电控转向阻尼器的控制系统研究
３ Ｃ ｏｇ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ０ ｈｎ ） ． ｈ ｎ ｑｎ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎｌｙ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｅ ｉ Ｔ ｏ ４
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｔｕ ｔｒ ｎ ｏ ｋ ｎ ｒ ｃｐｅ ｏ ｉ ｄ ｏ ｌｃｒ —ｏ ｔｏｌｄ ｓｅ ｒ ｇ ｄ ｍｐ ｒｉ ｈ ｃ ｇ ｅｏｈ ｏｏ ｉａ ｕ ｄ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｗ ｒ ｉｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｆａ ｋ ｎ ｆｅｅ ｔｏｃ ｎ ｒ ｌ ｔｅ ｎ ａ ｅ ｎ ｗ ｉ ｈ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｅ ｌ ｇｃ ｆ ｉ ｉ ｅ ｉ ｌｌ ｗａ ｓ ｄ ａ ｏ ｋ ｎ ｄ ｕ ｗ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｏｄ ｒｔ ｅ ｉｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｆｔ ｅ ｅｅ ｔ — ｏ ｔｏｌｄ ｓ ｅ ｎ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｄ — ｓｕ ｅ ｓ ｗ ｒ ｉ ｇ ｍｅ ｉｍ ｅ ｅ ｉ ｔ ｕ ｅ ．Ｉ ｒ ｅ ｄ ｓ ｈ ｏ ｔ ｓ ｏ ｏ ｇ ｏ ｓ ｅ ｏ ｌｃｒ ｃ ｎ ｌ ｔ ｒ ｇ ｄ ｍｐ ｒ ｈ ｙ ｈ ｏ ｒ ｅ ｅｉ ｎ ｍｉ ｑ ａｉｎ ｆ ｈ ｅ ｉｌ’ ｓｅ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｍｐ ｒｂ ｅ ｎ ｍａ ｎ ｔｒ ｅ ｌ ｇｃ ｌ ｕｄ ｗｅ ｅｅ ｔｂ ｉｈ ｄ，ａ ｄ ａ Ｐ Ｄ ｃ ｎｒ ｌ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ ｓｏ ｅｖ ｈ ｃｅｓ ｔ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｏ ｇ ｅｏ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｒ ｓａ ｌ ｅ ｏ ｔ ｉ ｈ ｓ ｌ ｆ ｓ ｎ Ｉ ｏ ｔ － ｏ ｌｒｆ ｒ ｈ ｔｅ ｎ ａ ｐ ｒｗ ｓｄ ｓｇ ｅ ．Ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ａ ｉ ｌ ｔｄ ｂ ｓｎ ｉ ｌｔ ｎ ｌｎ ｕ ｇ ｄ ｌ ａｏ ｅ ｏ ｅ ｓｅ ｒ ｇ ｄ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｅ ｉ ｄ ｎ ｈ ｏ ｔ ｓｅ ｗ ｓｓｍｕ ａｅ ｙ ｕ ｉｇ ａ ｓ ｏｓ ｍｕａ ｉ ｇ ａ ｅ Ｍｏ ｅｉ ｎ ＭＷｏ ｋ ． ｈ ｃ ｏ ａ ｃ ｒ ｓ ｗ ｉｈ
新型磁流变液阻尼器的研究和开发
新型磁流变液阻尼器的研究和开发近年来，随着科学技术的不断发展，新型材料的研究和开发成为了不少科研人员的重要研究领域。
其中，磁流变液阻尼器作为一种新型液压缓冲器，具有在工程领域应用广泛和优越的动态机械性能等优点，引起了众多科研人员的关注和研究。
本文将探讨新型磁流变液阻尼器的研究和开发。
磁流变液阻尼器是一种基于磁化沉淀的新型液压缓冲器，由主缸、活塞、工作腔、磁场发生器、控制系统等组成。
通过改变磁场的强度和方向，可以控制阻尼器内磁流变液的粘度和阻力。
相比传统的液压缓冲器，磁流变液阻尼器有着更加优越的动态性能，并且能够更加灵活地进行控制。
因此，磁流变液阻尼器在现代工程领域中得到了广泛应用，如汽车悬挂系统、工程机械阻尼器、风力涡轮机等。
然而，磁流变液阻尼器的研究和开发仍然存在着许多挑战和难点。
一方面，磁流变液阻尼器面临着磁场强度不易控制、磁流变液粘度易受到温度影响、磁场对液体金属性影响等技术问题。
另一方面，在研究和开发过程中也存在着设计和制造成本高、性能测试难度大、结构刚度与阻尼性能难以平衡等问题。
针对这些问题，科研人员采用了多种研究方法和技术手段，不断推进磁流变液阻尼器的研究和开发。
其中，磁流变液成分的优化和磁场控制技术是较为重要的研究领域之一。
通过改变磁场的强度和方向，可以实现对磁流变液沉淀程度和粘度的控制，从而达到阻尼器的灵活调控和阻尼性能的优化。
此外，科研人员还不断探索新的材料、新的工艺以及新的结构设计方法，优化磁流变液阻尼器的性能，并且逐步降低制造成本。
值得注意的是，虽然磁流变液阻尼器存在着一定的研究难度和技术挑战，但是其中的研究和开发成果对于推进科技进步和现代工程领域的发展具有重要的意义。
在科研人员持续的努力下，相信未来，新型磁流变液阻尼器的性能和应用前景将不断得到提高和拓展，对于实现现代工程的高效、安全、环保等目标发挥着不可替代的作用。
总之，新型磁流变液阻尼器的研究和开发是一个相对新颖和前沿的研究领域。
基于有限元方法的磁流变阻尼器多目标优化设计
ｄ ‘ 上 的 最 小 步进 值 。
当 ０时 ，无 约束 目标 函数 的 负 梯 度 方 向被 假 定 为搜
索 方 向 ，即 ：
法 ｎ 优 化 目标 阻 尼力 Ｆ和 可调 倍 数 Ｄ 线 性 组 合成 了新 ０将 的 目标 函数 。其 数学 模 型 如 下 ：
Ｇ ＝ ＣＦ ｃ９ １＋ ２ （） ６
ｄ ∽ ＝ 一 （ ∽，ｇ ０Ｑ ）＝ ｋ ｉ ‘ ｑ （ ｍ ｉ Ｏ － ）＋
ｋｌ ‘ “ （ １ １）
的 数 量 级 及 其 重 要 程 度 。本 文 采 用 均 匀 计 权 法 ，Ｃ： １ Ｉ ：， ｃ
并 令 Ｈ＝ ／ Ｉ Ｇ。
为 了保 证 阻 尼 器 的 外 形 安 装 尺 寸 和 活 塞 行 程 不 变 ， 同 时 又 能 获得 更 好 的阻 尼 性 能 ，本 文 选 取 了工 作 间 隙 ｈ和 结
制造 业信
式 （ ） 中 ：Ａ ＝ ｒ（ ｒ 为 活 塞 有 效 面 积 ，尺 为 活 ２ Ｔ Ｒ一２ ｅ ）
ｓｔ ． ．０ ５≤ ≤ １ ２≤ 卜 ｒ ／ ： ． ａｔ ４。 １５≤ ｃ ｒ ｉ ｏ≤ ． — ａｔ ３， ０５≤ ｏ≤ ．
塞 半 径 ，ｒ 活 塞 杆 半 径 ；Ａ ． （ Ｒ ）为 工 作 间 隙 面 为 Ｐ ＝ 。 一 积 。Ｒ 为 活 塞 缸 内 孑 半 径 ；ｗ ２ｒ 为 活 塞 间 隙 周 向 近 似 Ｌ ＝＂ ｔ Ｒ 值 ：Ｚ 活 塞 的有 效 长 度 ；ｈ为 工 作 间 隙 ；Ｔ为 磁 流 变 液 的 为
阻尼 器 的 可调 倍 数 计 算模 型
Ｄ＝
可表 示 为 ：
（） ４
后 利 用 目标 函 数 和优 化 变 量 惩 罚 函数 的导 数 在 设 计 空 间上
磁流变阻尼器阻尼力建模及实验分析
前言
性动态特性% 但是模型由强非线性方程构成% 参数过
磁流变液 是 多不便于数值处理 "(8XDWS<9[W<=<XBM8=V=IB] " (5k# #
%
&
一种流变特性随外界磁场强度改变而变化的智能材料% 其流变特性为剪切应力随磁场强度的增加而增加& 通 过对外界磁场强弱的控制% 可在毫秒级的时间内改变 磁流变液体的流变力学特性)#E!*% 这一特性对于动力学 主动和半主动控制非常有用& 由磁流变液制成的阻尼 器"减震器# 结构简单' 响应速度快' 功耗低' 阻尼 力大且连续可调% 是一种典型的可控流体阻尼器% 适 用于结构振动控制' 飞机起落架及车辆悬架系统等& 通过对电流的控制可以很容易地实现对磁场以及流变 力学特性的控制% 使得磁流变液阻尼器成为最佳的半
'#"&"%% *[BD8( !>T98]I8SW4W`89SHWDS% *B\B=)\B8SB<D 6DB\W9CBSK<V*[BD8% /B8DABD %""%""% *[BD8#
-4,)'&()! *<H^BDW] bBS[ S[W<9WSBM8=8D8=KCBC8D] S[WWa`W9BHWDS8=]8S8% 8D<DN=BDW89CBDIC<B]8=\BCM<IC=<<` ]8H`BDXV<9MWH<]N
态特性( 有的虽然能较好地模拟磁流变阻尼器的非线
图#P多环槽式阻尼器结构
收稿日期 !"#'E"!E"! 基金项目 国家自然科学基金资助项目"$##G!"#%# 作者简介 薛建海"#?F!$#% 男% 硕士研究生% 讲师% 主要从事液压技术研究& .EH8B=! aIWAB8D[8BLM88M:DWS&
磁流变液阻尼器设计与性能测试
Ｊ ｕ ｎａ ｈｅ ｈｅ ｙ ｅ ｈ ｃ ｏ ｒ ｌ Ｓ ｎｚ ｎ Ｐｏｌｔ ｃ ｎｉ ｏｆ Ｎｏ． ２ ０ ３， ０１
磁 流 变 液 阻尼 器 设 计 与性 能 测 试
陈 红 ，刘栋 材 ，付 帅 ，魏 晓辉
型和磁路设 计模 型，设计 ＭＲ Ｆ阻尼 器的经验 ；基于 ＮＩ 字化 测试 系统检 测 ＭＲ 数 Ｆ阻尼器控制移动滑 台振动的 效果．实验 结果证 实 ＭＲ Ｆ阻尼 器能快捷方便地调 节阻尼 、高精度控 制移 动滑台的振动，ＭＲ Ｆ阻尼器振动控制 装置具有教 学实用价值 ． 关键词：耗 能器；磁 流变液；振动控制装置；Ｎ 检 测 Ｉ
（ 圳 职 业 技 术 学 院 机 电工 程 学 院 ，广 东 深 圳 ５ ８ ５ ） 深 １０ ５
摘
要： 自动化 生产 中， 自动检 测设备 的使 用越来越广泛 ，为保证检测精度 ，这类设备都需要控制 气动和
电 动振 动对 检 测 的 干扰 和 影 响 ．为此 本 文设 计 了 ＭＲＦ可 控 阻尼 器及 可 调 振 动 滑 台 装 置 ，总 结 基 于 ＭＲ Ｆ力 学 模
美国 Ｌ ｒ ｏｄ公司在 第 五届 国 际 电流变 液 、 磁流 变 液
及其 相 关 技 术研 讨会 上 ，展 示 了一 种应 用 ＭＲＦ 生产 的卡 车座位 减 振器 ，全 长 １ ｍ， 磁场 区域 ５ｃ 在
且有 较低 的粘 度 ．在 强磁 场 作用 下 ， Ｆ表现 为 宾 ＭＲ 汉姆 （ ｉｇ ａ Ｂ ｎ ｈ ｍ）固 塑体 ，其流 动 性 可用 宾汉姆 方
最 大 阻尼 和最 小 阻尼之 比可 达 １ 左右 ， ０倍 并且 耗 电 很 小 ，最 大 功率仅 为 ２ Ｗ ｌ． ２ ｌ Ｊ
磁流变液阻尼器原理
磁流变液阻尼器原理
磁流变液阻尼器是一种利用磁流变液体的流变特性来实现精确控制的阻尼器。
以下是磁流变液阻尼器的工作原理和原理解释。
1. 流变液介绍：磁流变液是一种特殊的液体，由微小磁性颗粒悬浮在基础液体中。
在无磁场作用下，磁流变液可自由流动，表现为低阻力状态。
2. 磁场作用：当施加磁场时，磁流变液中的磁性颗粒会迅速对齐并形成链状结构，从而增加了磁流变液的黏度和阻力。
这种变化是可逆的，当去除磁场时，液体恢复到原来的低阻力状态。
3. 阻尼器工作方式：磁流变液阻尼器的关键是利用磁流变液的流变特性来实现阻力的调节。
阻尼器内部结构包括一个高强度电磁和一个容器，内部充满了磁流变液。
4. 控制阻尼力：当电磁激活时，产生的磁场使磁流变液发生固化，
从而提高了阻力。
通过调节电磁激活的强度，可以精确地控制阻尼器的阻尼力大小。
阻尼力可以根据需求进行实时调整。
5. 应用领域：磁流变液阻尼器被广泛应用于工程、汽车和航空航天等领域。
在工程领域，它可用于减震、减振和振动控制系统；在汽车领域，它可用于改善悬挂系统和车辆稳定性；在航空航天领域，它可用于控制机翼和舵面的运动。
磁流变液阻尼器利用磁性颗粒在磁场作用下的排列，从而实现阻尼力的调节。
通过精确控制电磁激活，可以改变阻尼器的阻尼特性，使其适应不同的工程需求。
这种原理和特性使得磁流变液阻尼器成为一种高效、精确和可调节的阻尼控制装置。
磁流变材料阻尼器的结构设计与性能研究
磁流变材料阻尼器的结构设计与性能研究磁流变材料阻尼器是一种先进的阻尼器，在波浪荡漾、地震或机械振动等方面有广泛的应用。
它能够通过施加磁场来改变其内部阻尼阻力，以达到减振和减震的效果。
在本文中，我们将探讨磁流变材料阻尼器的设计和性能研究。
一、磁流变材料阻尼器的工作原理磁流变材料阻尼器的工作原理基于其材料本身的特性。
其外观类似于一个圆柱形的管子，内部则填充有磁流变材料。
当施加磁场时，磁流变材料会发生磁致变形，从而改变管子内部的液体位置和流动。
在运动过程中，液体会产生阻力，从而达到减震和减振的作用。
二、磁流变材料阻尼器的性能研究磁流变材料阻尼器的性能研究涉及到其结构设计和使用效果。
以下是该阻尼器的性能分析：1、阻尼器的结构设计阻尼器的结构设计对其性能具有重要影响。
通常，设计者会考虑以下主要因素：外部形状、内部填充材料和磁场生成器。
以外部形状为例，可以设计成不同形状，如梯形、V形或菱形。
这些形状对于磁流变材料的分布和内部阻尼效果具有明显的影响。
此外，内部填充材料的选择也至关重要，不同的材料具有不同的粘度和导电性能，因此对阻尼器的实际性能会产生重要的影响。
2、使用效果的测试除了设计结构以外，测试阻尼器的使用效果同样至关重要。
例如，可以通过实验来测量阻尼器在减震和减振方面的效果以及其对于振动频率和波形的响应。
此外，还可以对阻尼器的耐久性进行测试，以确保其能够在长时间内稳定工作。
三、磁流变材料阻尼器的应用磁流变材料阻尼器广泛应用于工业和车辆领域，如摩托车减震器、建筑物和桥梁结构减震器、汽车悬挂器等等。
在汽车领域，磁流变材料阻尼器已经被广泛应用于各大汽车制造商的高端品牌车型。
例如，美国福特公司的F-150皮卡车已经采用了该技术。
磁流变材料阻尼器可以大幅度提高车辆的行驶舒适性和安全性，从而更好地吸引消费者。
四、结论磁流变材料阻尼器是一项重要的技术，其在各大领域的应用也正在不断增加。
设计良好的阻尼器不仅可以提高机器和设备的性能，还可以减少因振动产生的损坏和磨损。
基于三维磁场有限元分析的磁流变阻尼器(MRD)磁路优化分析
基于三维磁场有限元分析的磁流变阻尼器（MRD）磁路优化分析磁流变阻尼器（MRD）是一种利用磁场调节流体阻尼特性来实现振动控制的装置，广泛应用于航空、汽车及建筑等领域。
为了提高 MRD 的性能并减少能耗，设计优化的磁路结构是至关重要的。
本文基于三维磁场有限元分析，对 MRD 的磁路进行了优化分析。
首先，针对 MRD 的结构特点，建立了三维的有限元模型。
模型中包括了活塞、密封垫、工作油液及磁芯等部分，通过磁场有限元分析软件进行仿真计算，得到了 MRD 的磁场分布及流体阻尼特性等参数。
在此基础上，对 MRD 的磁路进行了优化设计。
其次，对 MRD 的磁路结构进行了调整。
通过增大磁芯直径及优化磁芯长度，增加磁芯内部的磁场强度，提高了 MRD 的磁力密度，从而提高了 MRD 在工作时的性能表现。
最后，对优化后的 MRD 进行了仿真测试。
结果表明，优化后的 MRD 在磁场强度及流体阻尼特性上均有了明显的提升，性能表现更加优越，并且在能耗上有所降低。
综合以上分析，本文基于三维磁场有限元分析对 MRD 的磁路进行了优化设计。
通过调整磁路结构，增加磁力密度和优化流体阻尼特性，提高了 MRD 的性能表现和节能效果，具有很高的实用价值和推广意义。
针对磁流变阻尼器（MRD）的磁路优化分析，涉及到多种参数数据的测量和计算。
以下是一些相关数据及其分析：1. 磁芯材料参数：磁导率、饱和磁感应强度、矫顽力等。
这些参数会直接影响磁芯的磁场强度和磁力密度。
2. 磁芯几何形状参数：磁芯直径、长度、截面面积、线圈匝数等。
磁芯的几何形状会直接影响磁场分布和磁力密度等参数。
3. 活塞和密封垫几何形状参数：活塞半径、密封垫长度、弹性模量等。
活塞和密封垫的参数会影响液体流动和磁场力的作用。
4. 工作油液参数：密度、粘度、润滑性等。
油液的参数会影响液体阻尼特性和流动性能等。
5. MRD的性能参数：阻尼系数、磁场强度、运动响应时间、耗能等指标。
这些参数反映了MRD的综合性能表现和节能效果等。
基于能量分析法的磁流变阻尼结构的设计方法研究的开题报告
基于能量分析法的磁流变阻尼结构的设计方法研究的开题报告一、研究背景和意义随着工程结构的不断发展，磁流变阻尼技术已经成为了一种广泛应用的减震、减振和控制系统的重要技术。
在工程应用中，磁流变阻尼器常常被应用于气动悬挂系统、桥梁减振降噪、机车车辆减振、风力发电塔筒结构振动控制等领域。
在磁流变材料的磁场作用下，其粘滞度和黏弹性将受到改变，从而改变其阻尼特性。
基于这个过程，可以设计出磁流变阻尼器，通过改变其电磁场参数来调节结构的阻尼特性。
当前，关于磁流变阻尼器的设计方法研究已经有一定的积累，但是在实际应用中，存在一些问题，如设计的精度、鲁棒性和成本等问题，因此需要进一步研究磁流变阻尼结构的设计方法。
目前，磁流变阻尼器的设计常常基于力学模型或者电磁模型。
然而，在制备磁流变材料时，其物理性质通常具有很大波动性，这导致了基于力学模型或电磁模型的设计在实际应用中存在一定的局限性。
因此，需要发展基于能量分析方法的磁流变阻尼结构设计方法，以解决上述问题。
基于能量分析方法的磁流变阻尼结构设计方法可以通过磁流变材料的能量分析，深入研究其物理机制，从而得到更准确和稳定的阻尼参数。
二、研究内容和方法本文的研究内容是基于能量分析方法的磁流变阻尼结构设计方法。
具体来说，研究任务包括以下两个方面：1. 磁流变材料的能量分析磁流变阻尼器的阻尼特性是由磁流变材料的物理特性决定的，因此需要对磁流变材料进行能量分析，以深入了解其物理机制。
本文将基于经典电磁理论，采用有限元分析方法解析磁流变材料的磁场分布、能量势能分布以及应变分布等物理量，进而得到磁流变材料的物理特性。
2. 磁流变阻尼结构的设计方法在了解了磁流变材料的物理特性之后，本文将基于能量分析方法，研究设计磁流变阻尼器的方法。
具体来说，将采用有限元分析方法，对磁流变阻尼器的结构进行建模和仿真，分析磁流变阻尼器的能量响应特性和阻尼特性，优化磁流变阻尼器的设计参数。
三、拟解决的关键问题本文拟解决的关键问题包括：1. 基于能量分析方法研究磁流变材料的物理特性，以得到更准确、稳定的阻尼参数。
磁流变液在阻尼器中的应用研究
磁流变液在阻尼器中的应用研究近年来，随着科学技术的发展，磁流变液技术在工程领域逐渐引起了人们的广泛关注。
尤其是在阻尼器这一领域，磁流变液的应用已经展现出了重要的潜力。
本文将探讨磁流变液在阻尼器中的应用研究。
一、磁流变液的基本原理首先，我们需要了解磁流变液的基本原理，才能更好地理解其在阻尼器中的应用。
磁流变液是一种由磁性颗粒悬浮于基础液体中形成的材料，其颗粒尺寸一般在微米量级，可以通过改变磁场来调节其粘度和流变性能。
磁流变液的粘度在磁场的作用下可以迅速改变，由此产生的阻尼效应可以用于减震系统中，使得结构在受到外力作用时能够更好地吸收能量，提高系统的稳定性和安全性。
除此之外，磁流变液还具有响应速度快、控制精度高等优点。
二、磁流变液阻尼器的工作原理在磁流变液阻尼器中，磁流变液被置于活塞和缸体之间的空间中，当磁场作用于磁流变液时，磁性颗粒会发生聚集，从而改变阻尼器的粘度。
通过控制磁场的强弱，可以实现阻尼力的调节。
阻尼器的工作原理可以简单描述为：当外力作用在结构上时，结构会振动，并传递给阻尼器；磁流变液在磁场的作用下改变其粘度，产生阻尼力，从而减缓结构的振动；最终，通过阻尼器的作用，结构的振幅逐渐降低，直至停止。
三、磁流变液阻尼器的应用研究在智能材料和结构领域，磁流变液阻尼器的应用研究日趋深入。
下面就几个典型的应用案例进行介绍。
1. 汽车减振系统中的应用近年来，汽车工程领域对于减少车辆的振动和噪音越来越关注，因此磁流变液阻尼器在汽车减振系统中的应用得到了广泛研究。
通过在车辆悬挂系统中引入磁流变液阻尼器，可以在不同的行驶条件下实现对车辆振动的主动控制，提高乘坐的舒适性。
2. 桥梁结构的减震控制桥梁作为交通工程中重要的基础设施之一，其结构的安全性和稳定性对于保障交通运输的顺利进行至关重要。
磁流变液阻尼器的应用可以有效地减少桥梁结构在地震和风力作用下的振动，并降低应力和变形。
通过控制磁场的强度，可以使桥梁结构在受到外力作用时表现出更好的抗震性能。
基于磁流变液的阻尼器在建筑结构中的动力学响应分析
基于磁流变液的阻尼器在建筑结构中的动力学响应分析引言：建筑结构的抗震性能一直是人们关注的焦点之一。
随着科技的发展，人们对于建筑结构的稳定性和安全性提出了更高的要求。
为了降低地震对建筑结构的破坏性影响，阻尼器作为一种重要的结构控制装置被广泛应用于现代建筑中。
其中，基于磁流变液的阻尼器因其独特的阻尼特性在建筑结构的动力学响应分析中具有一定的优势。
磁流变液阻尼器原理：磁流变液是一种特殊的流变液体，其流变性质可以通过改变磁场强度和方向进行调节。
基于磁流变液的阻尼器由磁流变液的容器、磁场发生器和控制装置组成。
当地震载荷作用于建筑结构上时，磁流变液阻尼器通过改变磁场的强度和方向，使磁流变液的黏度发生变化，从而改变阻尼器的阻尼特性。
通过调节阻尼器的阻尼特性，可以有效地控制建筑结构动力学响应，减小其振动幅度，降低地震影响。
磁流变液阻尼器的优势：相比传统阻尼器，基于磁流变液的阻尼器具有以下优势：1. 阻尼性能可调：通过改变磁场强度和方向，可以调节磁流变液的黏度，从而改变阻尼器的阻尼特性。
这使得基于磁流变液的阻尼器在应对不同地震强度和频率下具有较强的适应能力。
2. 响应速度快：磁流变液阻尼器具有良好的动态特性，能够迅速响应地震力的变化，降低结构的振动幅度。
3. 结构适应性强：基于磁流变液的阻尼器可以根据建筑结构的形式和需要进行设计和调整，具有较强的适应性。
4. 能量损耗小：相对于传统的摩擦型阻尼器，磁流变液阻尼器的能量损耗较小，可以有效地减小结构的二次振动。
动力学响应分析：基于磁流变液的阻尼器在建筑结构的动力学响应分析中具有重要的应用价值。
通过结构的模拟和计算，可以评估结构的强度和稳定性，为设计和改进提供依据。
动力学响应分析可以分析结构的振动特性、结构‐地基‐互作用效应以及受力特点等。
结构振动特性分析：动力学响应分析的首要任务是分析结构的振动特性。
通过模拟不同的地震激励，并利用结构动力学方程，可以计算结构的振动频率、振型和振动幅度等。
磁流变弹性体阻尼器的设计及磁路分析
磁 流 变 弹性 体 阻 尼 器 的设 计及 磁 路 分 析
赵 灿， 刘 倩， 汤 春瑞
（ 黑龙 江科技 大学 电气与信 息 工程 学院 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ２ ）
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｍａ ｇｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｃｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｏ ｒ ｈ ｅ ０ １ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｌ ａ ｓ ｔ ｏ ｍｅ ｒ Ｄａ ｍｐ ｅ ｒ
Ｚ ＨＡＯ Ｃａ ｎ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｑｉ ａ ｎ， ＴＡＮＧ Ｃ ｈ ｕ ｎ—ｒ ｕ ｉ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ， ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｕｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
以往关 于磁 流变 弹性 体 阻尼 器研 究 中 ， 较 少涉 及 到 阻尼器 的磁 路 计 算 和设 计 问题 。 因此 ， 将 从 磁 路 结构 和设计 原理 等方 面对 磁流变 弹性 体 阻尼器进
１ ． ２ 磁 流 变 弹 性 体 的 工 作 模 式
ｃ ｏ ｕｌ ｄ ｂｅ ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｉ ｎｇ ａ ｎｄ
行 研究 ， 设计 一款 基 于剪 切 工 作 模 式 的磁 流 变 弹 性 体阻尼 器 ， 以此来 抑制 加工 过程 中产生 的振 动 。
ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇ ｈ
基于Maxwell的磁流变阻尼器的磁路有限元分析
尼器件。所能提供的可控力的大小 、 可控力 的动态
可调 节 的范 围 以及 阻尼 器 的响应 时 间是 评价 磁流 变 阻尼器 性能 的 三个 重要 的指 标 。分 析 可 知 ， 它们 与
在活塞轴上的励磁线圈中的电流获得不同强度的磁
磁流变阻尼器的结构参数 ， 特别是磁路 的结构参 数 和性能参数息息相关。因此 ， 在进行磁流变阻尼 器
ｇ ｐ ｏ ｈ ａ ｐ ｇ ｐ ｓ ａ ｅ ｉ ｈｅ ｄ ｓｇ ｒ ｃ ｓ ． ａ ｔｔｅ ｄ ｍ ｍ ａ ｓ ｇ ｎ ｔ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｖｂ ａｉｎ ａ ｄ ｗａ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｒ ｔ ｎ ｖ ；ＭＲ ａ ｅ ；ｍａ ｎ ｔ ｉ ｕ ｔｄ ｓ ｎ；Ｍａ ｗ ｌ ｏ ｄ ｍｐ ｒ ｇ ｅｉ ｃｒ ｉ ｅ ｉ ｃ ｃ ｇ ｘ ｅｌ
近几年来 ， 磁流变液作为一种新型智能材料已
经为人们所熟知。利用磁流变液的可控特性制作的
磁流 变阻尼器 件 ， 有 结 构 简单 、 能 低 、 具 耗 响应 速 度
流变阻尼器的动力学特性研究。在此基础之上 ， 系 统地介绍 了磁路的材料选择 、 设计计算方法 ， 以及在 设计 时应 该注 意的因素 ， 并且应用 Ｍ ｗ ｌ２ ｘ ｌ ａ ｅ Ｄ软 件， 对所建立模型进行了仿真分析 ， 最后总结提出了
场， 使阻尼通道 中磁流变液的流动特性 （ 粘度等） 发 生变 化 ， 而改 变阻 尼力 的大小 ， 从 实现 阻尼 可调 的 目
磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析(1)
振 动 与 冲 击第28卷第6期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 28No .62009磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析基金项目:国家高技术研究发展计划(2006AA03Z103),国家科技支撑计划项目(2006BAJ03B 06),地震行业专项基金项目(200808703),国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB714204)收稿日期:2008-06-30 修改稿收到日期:2008-09-08第一作者郭鹏飞男,博士生,1982年4月生通讯作者关新春男,博士,教授,博士生导师,1973年2月生郭鹏飞1,关新春1,欧进萍1,2(1.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨 150090;2.大连理工大学土木工程学院,大连 116024)摘 要:首先,试验测试了不同速度和电流变化下,大吨位磁流变液阻尼器的响应时间;然后,对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟,基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间,并与试验数据做了比较。
最后,研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响。
结果表明,可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间;电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素,减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径;电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况;无论是上升还是下降,电流初值越小,涡流对阻尼器磁路的影响越大,阻尼力响应时间也越长。
研究还表明,缩短电流的响应时间,会带来更大的涡流,并不一定能缩短阻尼力的响应时间。
关键词:磁流变液阻尼器;涡流;响应时间;有限元;磁场中图分类号:TB123 文献标识码:A响应时间是磁流变液阻尼器的重要性能指标,它决定了此类阻尼器的应用范围和减振效果。
但到目前为止,关于磁流变液阻尼器的研究还主要集中在静态磁场分析、阻尼力的建模以及控制效果的仿真等几方面[1~3],对响应时间的测试与分析的文献并不是很多。
磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法
磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法瞿伟廉;樊友川【摘要】对磁流变液阻尼器提出了基于磁路有限元分析的优化设计方法.首先运用HT100G型数字特斯拉计对自行研制的2T-MR阻尼器进行现场磁感应强度实测,获取了不同电流工况下阻尼器内外筒间隙处的磁感应强度实测值.然后,运用专业磁场分析软件对2T-MR阻尼器的工作磁路进行了有限元分析,并将试验结果与仿真结果进行了比较.分析结果表明,有限元方法的计算值与实测值非常接近,验证了仿真方法的可靠性.最后,运用该仿真方法对不同材料,不同结构参数的阻尼器进行了优化设计.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2006(023)003【总页数】4页(P1-4)【关键词】2T-MR阻尼器;磁路仿真;磁感应强度;优化设计【作者】瞿伟廉;樊友川【作者单位】武汉理工大学,道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】TU317磁流变液(M R)智能阻尼器是一种优秀的半主动控制装置,具有控制力大,可调范围宽,温度适应性强,响应速度快且能耗低等优点.该装置的最大特点是,利用了磁流变液在磁场作用下能在毫秒级的时间内从牛顿流体转变成具有一定屈服强度的粘塑性体的智能特性.它只需要很小的能量输入就能调节和产生较大的阻尼力,克服了主动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点,适合在土木工程上应用.目前,在所有基于智能材料的适用于土木结构的减振装置中,M R阻尼器是发展最快和应用前景最广的一种.设计合理的M R阻尼器,减小阻尼器体积,提高阻尼器的可调范围,是充分发挥磁流变液智能特性所要解决的关键问题[1].对于磁路设计的问题,国内外许多学者运用有限元分析软件进行了阻尼器的仿真分析,但是大多数研究仅限于探讨M R阻尼器的最佳工作点即电流与磁路饱和的关系[2～4],很少有关于磁路系统截面对磁路系统效率的影响的研究.1.1 MR阻尼器的磁场实测针对自行研制开发的三段式2T-M R阻尼器进行磁感应强度现场实测(表1).实测所用数字特斯拉计的可调量程为0～200m T～2 T～10 T,分辨力为0.1 m T,0.001 T 和0.01 T,电流源采用0～30 V直流电源.阻尼器在现场实测时不灌入M R液体.试验对两种磁路进行测量,第一种为单独磁芯磁路,另一种为简单装配外筒磁路.工作电流在0.2～2 A之间以0.2 A的增幅变化.测试点选取两边单磁极沿圆周方向的4个点.点与点之间相隔90度(表2).由于磁芯产生的磁场对外筒的作用,导致内筒与外筒会相互吸引而使测量值产生较大误差.为此,在内外筒间隙处打上同样厚度的木桩避免内外筒之间的相互错动,并取4个点的均值作为该间隙处的磁感应强度.1.2 MR阻尼器的磁路有限元分析得到阻尼器磁路物理模型的试验数据后,运用有限元分析软件将其物理模型进行简化,建立有限元模型,采用二维电磁场有限元分析软件进行磁路仿真[5～7].考虑到阻尼器物理模型由其RZ截面旋转得到,而且阻尼器磁路关于R轴对称,故取阻尼器磁路的1/4结构进行建模(图1).对于直流磁场,选择二维静磁场M agnetostatic求解器.材料属性方面:背景材料选择空气,线圈选择铜导线,磁芯和外筒均为非线性材料Q 235钢材,必须事先加以定义,将材料离散的BH数据拟合成BH曲线.边界条件方面:左边界施加偶对称边界条件;由于两组线圈反绕,电流方向相反,故下边界施加奇对称边界条件;右边界和上边界均施加气球边界条件.电流源输入为磁路的安匝数.分析软件以能量误差为目标量,采用自适应网格划分及迭代求解,对较大误差存在的区域进行网格细化得到更高密度的网格,从而生成更精确的解.确定自适应分析的能量误差指标为0.5%,确定最小迭代次数为15次.每次迭代计算时,网格细化率为50%.由表2可见,实测值与仿真计算得到的磁感应强度比较接近,相对误差最大为-15.857%,最小仅为-0.033 3%.且随电流的增长,相对误差较稳定地保持在3%～5%.最佳的仿真点在1 A左右,这与阻尼器最佳工作电流接近.据上可知,有限元方法的仿真效果是比较精确的.在阻尼器磁路设计中,可以借助于电磁场分析软件进行前期的仿真与优化设计,发挥磁路最大的磁通能力而得到最为经济有效的阻尼器磁路设计.2.1 M R阻尼器的整体磁路分析阻尼器以上的磁路仿真是根据试验要求在简单装配下的仿真计算.为了研究阻尼器磁路的磁场分布状态,磁饱和与磁泄漏状况以及优化设计,必须建立阻尼器完全装配的磁路仿真模型.建立计算模型前对磁路的物理模型有如下简化:取阻尼器平衡位置进行仿真计算;忽略磁流变液的流动性能;考虑到磁泄漏问题,磁路范围取至两端活塞处,认为蓄能器部分不受磁场影响;由于磁芯与活塞杆材料相同,将两部分看作整体处理.与上述建模同样步骤,同样定义M R液体的BH曲线,边界条件以及电流源相同,有限元模型如图1.图2显示了电流为1 A时的磁场强度分布情况.从图2中可见,磁芯下部靠近线圈部分磁感应强度最大,可以推测这里可能达到了磁饱和.2.2 磁饱和与磁泄漏如图3所示,通过计算阻尼器的3个代表截面的磁通量来研究其磁泄漏与磁饱和问题.图3中,右侧截面代表通过外缸筒的磁通截面(Y截面),左侧截面代表通过磁芯的磁通截面(C截面),中间截面代表通过磁流变液体的磁极截面(M截面),在0～4 A的范围内计算其磁通量(图4).因为是取对称结构进行计算,所以图4所示的磁流变液体磁极截面为图3模型中的两倍,磁通量也为其两倍.由图4可见,磁芯截面和外缸筒截面的磁通基本相等,而且两者之和与磁流变液截面的磁通也非常接近,说明此阻尼器的磁路非常良好,整个磁路的磁泄漏很小.同时,由图4可见,随着电流的增长,磁芯部分和外缸筒部分的磁通趋于饱和;另外,从2.1节的仿真结果可以看出,磁芯下部靠近线圈部分磁感应强度最大.所以在阻尼器整个磁路中,磁芯部分最先达到磁饱和.为了挖掘剪切阀式阻尼器的更大效能,可以从磁芯部分着手,在现有开发的阻尼器基础上进行仿真优化,使阻尼器在更高的磁通能力上达到饱和.2.3 M R阻尼器磁路的优化设计可以从两个方面对现有的阻尼器的磁路进行仿真优化.其一,从阻尼器的选材方面进行优化;其二,从阻尼器的结构尺寸方面进行优化.2.3.1 M R阻尼器材料优化为了提高磁芯的导磁能力,要求磁芯材料磁导率高,当线圈匝数一定时,通以不大的电流,就能产生较大的磁感应强度.磁流变液阻尼器阻尼通道中的工作磁感应强度一般为0.3～0.9 T,选用磁芯材料时应将最大磁导率作为选择材料的主要依据.要求材料的磁滞回线所包括的面积小,矫顽力低,磁导体中有涡流损失和磁滞损失小,可以选用一些磁导率高、矫顽力低以及磁饱和度高的材料如电工纯铁、硅钢、铁铝合金及软磁铁氧体等[4].2.3.2 M R阻尼器结构优化在原先开发的2T-M R阻尼器的基础上进行结构优化.阻尼器型式仍然沿用剪切阀式,磁路的控制截面对阻尼器导磁能力的影响作如下讨论.a.磁极长度越长,磁通能力越强.在二维空间中用长度来表示截面.令磁极长度为Lm,外缸筒壁厚为Hy,磁芯截面半径为Rc,m=Lm/Rc,k= Hy/Rc,分别在Rc=253 035 404 550mm,m=0.1～2,k=0.1～1时进行仿真计算,以磁芯截面磁通量为目标函数,阻尼器工作电流为0～4 A.b.磁芯截面与外缸筒的仿真.以1 A,Rc=35 mm为例.随着外缸筒筒径增大,即值增大,磁通量不断增大,在k=0.4～1之间时,磁通量接近饱和(磁极长度不变),阻尼器磁通能力受到限制.故在结构设计时,考虑到磁路效率以及材料用量,一般地,k取0.4左右为宜(图5).c.磁芯截面与磁极长度的仿真.显然,磁极长度越长,即m值越大,磁芯截面磁通量越大,阻尼器磁路的磁通能力越强.试验取k=0.4,Rc=40 mm,I=0.5 A,1.0 A,1.5 A,2.0 A,2.5 A,3 A进行仿真计算,讨论m与磁芯截面磁通量的关系.如图6所示,电流越大,磁路的饱和点越小即m值越小,其饱和点基本上在m=Lm/Rc=0.9～1.5.所以在结构设计中,一般地,m取1.0～1.2.d.磁芯截面与磁通量的回归关系.以磁芯截面磁通量为目标函数,取Rc=21～45 mm,每1 mm进行一次仿真,外缸筒与磁极长度按上述讨论分别取k=0.4,m=1.0,磁路分别在1 A,2 A和3 A下工作.由图7可见,得到磁芯截面半径与磁通量的回归关系基本成线性关系.所以,为了得到磁路较大的磁通能力,磁芯截面半径取得较大为宜.考虑到磁芯、磁极和外筒等工作环境以及整个磁路的结构要求,针对不同要求的阻尼器,应该妥善确定磁芯截面半径以发挥阻尼器的最大效能.运用专业电磁场有限元分析软件对2T-MR阻尼器进行了仿真分析以及优化,通过试验方法验证仿真结果的可靠性.a.自行研制的2T-M R阻尼器磁路工作良好,符合初步设计要求.b.运用专业电磁场有限元软件对阻尼器的磁路进行仿真是比较可靠的,通过有限元模型进行磁路计算与设计基本可以代替磁路的物理试验.c.通过仿真分析可以得到阻尼器较为优化的磁路设计.【相关文献】[1]欧进萍.结构振动控制[M].北京:科学出版社, 2003.[2]张红辉,廖昌容,陈伟民.磁流变阻尼器磁路设计与性能的相关性研究[J].仪器仪表学报,2004,(8): 546-550.[3]李忠献,吴林林,徐龙河,等.磁流变阻尼器的构造设计及其阻尼力性能的试验研究[J].地震工程与工程振动,2003,(2):128-132.[4]廖昌容,陈伟民,余淼,等.磁流变阻尼器件设计中若干技术问题探讨[J].功能材料与器件学报, 2001,(12):345-349.[5]刘国强.Ansoft工程电磁场有限元分析[M].北京:电子工业出版社,2005.[6]王蔷,李国定,龚克.电磁场理论基础[M].北京:清华大学出版社,2001.[7]金建铭.电磁场有限元方法[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.。
新型磁流变阻尼器设计及磁场有限元分析
Ａｎ ｉ ｕｅ ｈ ｃ ｕ ｔｅｍ ｇ ｅｉｆｅ ｔ ｎｔ ｅｄｍｐ ｒｔｅ ｅ ｖｎ ｔ ｃｕｅｉｐ ｏｅ ｎ ｓ ｓ ｓ ｄｔ ｃ ｅｋｏ ｔｈ ａｎ ｔ ｌ ｓ ｅ ｇ ｏ ｔ ａ ｅ ， ｎｒｌ ｅ ｔ ｒ ｔｒ ｍ ｒｖｍ ｔ ｏ ｃ ｄ ｒ ｈ ｆｈ ｉ ｈ ｅ ｓｕ ｅ
（ ｃ ｏｌ ｆｎｔ ｍ ｎ ｃｅｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇＳ ｕｈ ａｔ ｎｖｒｉ ， ａｊ ｇ２ ０ ９ ，ｈｎ ） １ ｈ ｏ ｏ ｓ ｕ ｅ ｔ ｉ ｅａｄＥ ｇｎｅｉ ，ｏ ｔｅｓ Ｕ ｉｅｓｙ Ｎ ｎｉ １ ０ ６ Ｃ ｉａ Ｓ Ｉ ｒ Ｓ ｎ ｎ ｔ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏ ｔ ｎａ ｄＣ ｎｒｌＮ ｎ ｎ ｎｖｒｉ ｆｎｏｍａ ｏ ｃｅｃ ２ ｈｏ ｏ ｆｒ ｉ ｎ ｏ ｔ ， ａｊ ｇＵ ｉｅｓｙｏ ｆｒ ｔ ｎＳ ｉ ｅ＆Ｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉｇ２ ０ ４ ， ｈｎ ） Ｓ Ｉ ｍａ ｏ ｏ ｉ ｔ Ｉ ｉ ｎ ｅｈ ｏｏ ， ａｊ １０ ４ Ｃ ｉａ ｇ ｎ
ｄ ｓ ｏ ｈ ａ ｐ ｒ ｅｉ ｆｔｅｄ ｅ． ￣ ｍ
Ｋｅ ｒ ： ａ ｅ ｏ ｈｅ ｌ ｇｉａ ； ｐｔｃ ｄ ｓ ａ Ｄａ ｐｅ ； ｎ ｔ ｌ ｍ ｅ ｎａ ｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｍ ｇｎ ｔ ｒ ｏ ｏ ｃ ｌ Ｈａ ｉ ｉｐｌ ｙ； ｍ ｒ Ｆｉ ｉｅ ｅｅ ｎｔａ ｌ ｓｓ
建 立。运 用磁 场有 限元分析软件 Ａ ｓｆ对 阻尼 器进行 了磁 场强度检验 并进行 了相应 的结构改进 。仿真 ｎｏ ｌ
基于混合模式磁流变阻尼的有限元分析及实验
基于混合模式磁流变阻尼的有限元分析及实验刘薇娜;王勐【摘要】Magnetorheological (MR) damper is a semi-active suspension device that uses MR fluid to produce controllable damper. The mechanical properties of the suspension can be controlled by adjusting the yield stress of MR fluid. This paper presents the design of a new concept for MR damper with a combination of shear and squeeze working modes. Finite element method is utilized to simulate the magnetic field generated in MR damper. The experimental tests are performed under quasi-static loading in three different conditions , namely shear mode , squeeze mode and combination of both modes. The results show that the mixed mode MR damper has produced a unique damping characteristic where in general , a higher damping force has obtained in mixed mode than single mode.%磁流变阻尼器是利用磁流变效应产生可控阻尼力的一种智能机械装置，通过调节磁流变液的屈服应力来控制阻尼器的机械性能。
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（） ２ （） ３
０Ｔ＜ ， ，
其中 ，
为动 态 屈服 应 力 ，它 是磁 感应 强度 Ｂ的
尼霸 线 盘 ～
＼
＼
函数 ；，为磁流变液零磁场作用时的粘度 ； 为剪 ７
切率 ．
流变液
宾汉模型假定在零磁场 时液体的屈服应力为
作用的情况下 ， 磁流变液处于液体状态 ， 所能传递
的 力矩仅 为粘性 阻 力矩 ，阻 尼转 矩 很低，当有 足够
强度的外加磁场作用时 ， 磁流变液 中的磁性粒子马
上被磁化 ， 并沿着磁 力线方向成链状分布， 这种链
其中 ，ｄ 为盘型磁流变液所产生的微剪切力． 作为智能材料的磁流变液 ，可随外部磁场在 “ 一液”两相问转换的现象用宾ｔ （ｉ ｈｍ 模 固 ％Ｂｎ ａ ） ｇ
文章编 号：０ １ １２（ ０７） ４０４ ．５ １０ ． ３ ２ ０ ０ ．５ ７０ ５
基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析
苏会 强 ，郑 堤
（ 宁波大学 工学 院 ，浙江 宁波 ３５ １ ） １２ １
摘要 ：根 据磁 流 变液在磁 场 作 用下 可进行 固 一液 转换 的特 点 ，设 计 了一 种回 转式 阻尼 器，并建
如磁 力线 、 磁感 应 强度 、 磁场 强度 、 涡流 、电磁 力 、
电场分布和 电感等＿ 而回转式阻尼器可作为回转 １ 】 ．
机械的实时 、 可控的加载装置 ， 本文将就其结构的 设汁和其磁场有限元分布等问题作一些探 泔研究
磁流变液在汽车 、 机械 、 航空 、 建筑及医疗等领域 具有广泛的应用前景 ， 认为是未来极具前途的智 被
立 了相 应的 阻尼 器力矩模 型 ，叉利 用 Ａ ＹＳ ９ ＮＳ ． ０软件 对其 磁场 分布 进行 了仿 真．总 结 了设 计磁
流 变阻尼 器应 注 意的 问题 ， 为磁 流 变液 阻尼 器的结构 设计 和制 作提供 了相应 的理论 依据 ．
关键 词 ：回转 式磁 流 变阻尼 器 ；磁 场分 析 ；有 限元分 析 中图分 类 号 ：Ｔ ３ … ８ 文献标 识码 ：Ａ
应的磁流变阻尼器也需作必要的更新没汁与开发 ，
基 于磁流变液的回转式阻尼器通常工作在剪 切模式 ， 磁流变液作为传动介质充满在阻尼圆盘与 壳体的问隙中， 阻尼盘利用问隙中的磁流变液剪切
应力产生负载力矩 ， 且负载力矩随外加磁场的变化
并反复进行试制和测试以满足工程要求、 通常 ， 这
种试 验 研 究方 法 会增 Ｊｌ 流 变 阻 尼器 的研 究 成 本 Ｊ 【 磁
型来描 述 ，其 关系方 程为 ｌ： ２ ］
Ｔ＝ ＋， Ｔ＞ ， ７ ，
＝
状结构使得磁流变液的剪切应力增大， 表现出塑性
体的特性 ．由于粘塑性 流体的屈服应力是磁场 强 度的函数 ， 因此可通过控制线圈 叶的电流强度来调 Ｊ
节磁 场强 度 ， 可 以调节 流体 的剪切 应 力 ， 而调 就 从 节阻 尼制 动器定 子对转 子 的负载 力矩 ， 阻尼器 具体 工作 原理 如图 １ 所示 ，
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第２卷 第 ４ Ｏ 期
２０ 年 １ ０７ ２月
宁 波 火 学 学 报 （理 工 版 ）
Ｊ ＯＵＰＮＡＬ ＯＦ ＮＩ ， ＮＧＢ ＵＮＩ ＲＳ Ｔ （ＮＳ Ｏ ＶＥ １ Ｙ ＥＥ）
、 ．Ｏ ＮＯ４ 白１ ２ ． Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０ ８
限元法的大型数值模拟软件 ， 中的电磁场分析模 其
种转变是可控 、 连续和可逆…． 近年来 ，磁流变液
及其应用器件的研究 引起了国 １外学者和工业 界 人 ｊ 的广泛兴趣 ． 、 、 、 、 美 俄 法 德等发达国家均投 入了巨大的财力和物力开展这方面的研究．目前 ，
块Ａ Ｙ ／ｍ ｇ ＮＳ ＳＥ ａ可用来求解电磁场的多方面问题 ，
有限元法（ｉ ｔＥｅ ｅｔ ｔｏ ， Ｅ 是 目前 Ｆｎ ｅ ｌ ｎ Ｍｅ ｄ Ｆ Ｍ） ｉ ｍ ｈ 工程技术领域中实用性强 、 应用广泛的数值模拟方
应力较高的Ｂｎｈｍ ｉ ａ 粘塑性体 ，其表观粘度可增大 ｇ ２ 个数量级以上 ， 呈现类似固体的力学性质 ，且这
法之一 ． 限元仿真分析工具Ａ Ｓ Ｓ！ 有 Ｎ Ｙ Ｉ是基于有 ） Ｊ ｉ
收稿 日期 ：２ ０．７０ ０ ７０．６ 卞波 大 － － 【 ｒ ） 址 ：ｈｔ：３ｂｎｕｅｕ ｎ ： ｒＫ ￣ ￣ 版 ｔ ／ ｘ ． ｄ ｐ／ ｂ ｃ 作者简 介 ：苏 会强 （ ９ ３ ） ．¨东 新 泰人 ．在 渎硕士研 究 生 ． ’ １７ ． Ｉ Ｆ 要研 究 方向 ：智能 材料 及 器件 Ｅｍａ ：ｈ １２ ｂｐｎｔ － ｉ ｓｑ０ ＠ｎｉ ｅ ｌ
能 材料 之一 ． 对各 种不 同的 工程 应用对 象 ，研究 针
１ 回转 式 阻 尼器 的设 计
１１ 阻 尼器的 工作原 理 ．
者们主要采 试验研 究法研究和开发相应的磁流
变阻尼器． 当应用对象和 目的不同时 ， 磁流变阻尼 器的励磁磁路 、 器件结构及材料属 性也将改变 ， 相
磁 流变 液（ ｇｅｏＲ ｅｌｇｃｌ ｈ ｄ ＭＲ ） Ｍａｎｔ ｈｏｏｉａＦ ｆ ， Ｆ是 ｉ
和新产品的开发周期， 在一定程度上制约了磁流变
阻尼 器 的工程 应 用推广 ．
当前智能材料研 究领域 中的一个重要分支． 它在
无外磁场作 下 ， 具有 良好的流动性 ； 而在磁场作
用下 ， 可在 毫秒级 时问 内从 牛顿 流体 变为 剪切屈 服
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宁波 大学学报 （ 理工版 ）
２ ０ ０７
而迅速变化． 输入轴的转动速度为 Ｃ， Ｏ 在没有磁场
（） ７ 磁流变液的压力沿厚度方向不变． 那么， 对于阻尼盘与壳体之间任意点液体层的
半径 处 的微元 ２ ｒｒ上的 力矩 ，则 ： ＝ｄ ｄ ＝ｒ ２ ｒｒ Ｔ＝ ｄ Ｔ ＝ｄ， （） １