磁流變液
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2016-03-11
磁流變液的實(shí)例教程
我做的Maxwell磁流變液的仿真，自己設(shè)置磁流變液的材料，只是添加了B-H曲線(xiàn)，其他都默認(rèn)，其中B-H曲線(xiàn)顯示最大磁感應(yīng)強(qiáng)度也不過(guò)0.05T。然后用線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)看看 磁流變液的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，通電1A*350匝的情況下磁流變液磁感應(yīng)強(qiáng)度最大竟然能有0.25T？？？ 這個(gè)結(jié)果正確嗎，材料的B-H曲線(xiàn)最大才0.05T呀， 真的能得到0.25T?
從B ingham 模型出發(fā), 推導(dǎo)出用于轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的剪切式磁流變液阻尼器的阻尼力計(jì)算公
式; 利用L angrange 方程建立了磁流變液阻尼器2單盤(pán)懸臂柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程, 為轉(zhuǎn)子
系統(tǒng)動(dòng)力特性的理論分析奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞: 磁流變液; 阻尼器; 轉(zhuǎn)子; 模型
磁流變液阻尼器-柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的力學(xué)模型(I)單盤(pán)懸臂轉(zhuǎn)子.pdf
用有限元方法研究半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng) 的振動(dòng)磁流變液阻尼器
汽車(chē)設(shè)計(jì)當(dāng)中，座椅在確保乘客舒適性方面發(fā)揮著重要作用，特別是在長(zhǎng)途駕駛時(shí)。如今大多數(shù)制造商更多關(guān)注座椅的靜態(tài)舒適性，而對(duì)動(dòng)態(tài)舒適性關(guān)注有限。韋洛爾大學(xué)的這個(gè)學(xué)生項(xiàng)目幫助我們進(jìn)一步了解動(dòng)態(tài)舒適性的重要性。
利用Adams仿真工具，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模型，用PID控制 器和新設(shè)計(jì)的磁流變液阻尼器來(lái)考察半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)的性能。
該軟件幫助學(xué)生們?cè)谖锢砟Ｐ秃蜏y(cè)試之前，利用虛擬模型和虛擬測(cè)試技術(shù)，實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)地對(duì)他們的模型進(jìn)行測(cè)試。
挑戰(zhàn)
韋洛爾理工學(xué)院成立于1984年，是印度首屈一指的教育機(jī)構(gòu)。 VIT有數(shù)量眾多的青年學(xué)生投身于研究與工程領(lǐng)域，并且提供 廣泛的課程。來(lái)自機(jī)械與建筑科學(xué)學(xué)院（SMBS）的學(xué)生正在 研究一個(gè)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序使用磁流變（MR）阻尼器控 制半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)振動(dòng)。該項(xiàng)目采用PID控制器和新設(shè)計(jì)的磁流變液阻尼器對(duì)座椅半主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。
汽車(chē)懸架可分為三類(lèi)，即被動(dòng)、主動(dòng)和半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。該項(xiàng)目小組旨在建立一個(gè)半主動(dòng)座椅懸架，能在保持高頻的高性能外，減少低頻率上的振動(dòng)傳遞。因此半主動(dòng)系統(tǒng)采用了如磁流 變（MR）和電流變（ER）等流體。這些流體中懸浮著微米大小的鐵顆粒。當(dāng)電壓施加到流體上時(shí)，鐵顆粒在外部磁場(chǎng)中對(duì)齊，并改變流體的剛度。事實(shí)上，建造和測(cè)試座椅懸架系統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)是極其麻煩和昂貴的。如何建立座椅懸架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
圖： 座椅懸架整體模型
方案
該項(xiàng)目小組旨在通過(guò)使用仿真模擬來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。學(xué)生們使用MSC軟件的Adams多體動(dòng)力學(xué)仿真解決方案來(lái)探索、構(gòu)建和測(cè)試虛擬設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目采用圖形化編程環(huán)境和控制方程在Adams軟件中對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真。
韋洛爾理工學(xué)院成立于1984年，是印度首屈一指的教育機(jī)構(gòu)。
展開(kāi) 目前常見(jiàn)的半主動(dòng)懸架常采用阻尼連續(xù)可調(diào)的減振器（如電/磁流變減振器、閥控阻尼可調(diào)減振器），在量產(chǎn)車(chē)型上得到了廣泛應(yīng)用，如Audi TT、Buick LaCrosse、Cadillac全系車(chē)型、Range Rover等。實(shí)際使用中，還常將阻尼可調(diào)減振器與車(chē)身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)合，使半主動(dòng)懸架適應(yīng)更復(fù)雜的汽車(chē)行駛工況，例如奧迪A8、奔馳S600、寶馬7系等車(chē)型使用的CDC空氣懸架。
上世紀(jì)九十年代初，智能材料開(kāi)始應(yīng)用到半主動(dòng)懸架上。磁流變減振器作為磁流變液最重要的應(yīng)用之一，其阻尼特性可通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)阻尼力連續(xù)調(diào)節(jié)。由于磁流變液具有無(wú)接觸、性能調(diào)節(jié)范圍大、響應(yīng)快、能耗 低、機(jī)械系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，磁流變減振器能為結(jié)構(gòu)減振提供優(yōu)異的解決途徑。1994年，Carlson等發(fā)明了磁流變減振器，并將其應(yīng)用于汽車(chē)座椅的隔振。
除了智能材料減振器之外，目前市面上閥控減振器也占很大比重。閥控減振器與普通被動(dòng)減振器主體部分相似，但其多一個(gè)電控閥液壓閥控減振器的核心元件為比例溢流閥或先導(dǎo)溢流閥。下圖圖為兩款SACHS CDC減振器：
(a)為集成式液壓閥，其控制閥集成在活塞內(nèi)
(b)為旁通式的先導(dǎo)溢流閥，
與傳統(tǒng)雙筒減振器相比增加中間缸實(shí)現(xiàn)油液的單向流動(dòng)[]。該類(lèi)減振器能實(shí)現(xiàn)很大的阻尼力調(diào)節(jié)范圍，響應(yīng)迅速，控制頻率為1000 Hz；同時(shí)ZF公司還開(kāi)發(fā)了匹配的自適應(yīng)天棚控制策略，在整車(chē)上實(shí)現(xiàn)了良好的垂向、俯仰和側(cè)傾控制效果。
展開(kāi) 圖5 多通道Command-FxLMS算法原理框圖
聲學(xué)超材料主動(dòng)降噪充分利用了超材料功能化的原理，通過(guò)外部激勵(lì)來(lái)實(shí)現(xiàn)聲學(xué)超材料等效參數(shù)的主動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)隔聲性能的主動(dòng)可控，從而更加適應(yīng)復(fù)雜的聲學(xué)環(huán)境，目前主要有四種結(jié)構(gòu)，第一種是壓電薄膜式，通過(guò)外加電壓改變壓電材料剛度，從而調(diào)整這個(gè)結(jié)構(gòu)的抗彎剛度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)頻段的控制[5]；第二種是基于磁流變的主動(dòng)聲學(xué)超材料，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲學(xué)超材料隔聲量和隔聲頻段的調(diào)節(jié)[6]；第三種是通過(guò)改變聲學(xué)超材料薄膜之間的氣壓，對(duì)聲學(xué)超材料的隔聲性能進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控[7]；第四種是通過(guò)輸入不同強(qiáng)度的電流改變結(jié)構(gòu)剛度，實(shí)現(xiàn)聲學(xué)超材料聲學(xué)性能的主動(dòng)調(diào)節(jié)[8]。
隔振手段智能化，汽車(chē)的主動(dòng)懸置主要通過(guò)調(diào)節(jié)減振器的阻尼系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)減振的目的。目前主動(dòng)懸置主要有傳統(tǒng)的液壓懸置和新興的電/磁流變液懸置[9]，多孔電流變液懸置如圖6所示，電/磁流變液懸置中充有電/磁流變液，在電/磁場(chǎng)的控制下可以改變其形態(tài)，從而達(dá)到改變阻尼力的目的，最終可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制。
圖6 多孔電流變液懸置
3.4 聲學(xué)包超材料化
與傳統(tǒng)聲學(xué)材料相比，聲學(xué)超材料具有更小的結(jié)構(gòu)尺寸和更高的能量耗散率[10]，對(duì)低頻段噪聲具有良好的吸聲性能，這一特性可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)聲學(xué)材料的不足。
研究表明，三明治薄板結(jié)構(gòu)的聲學(xué)超材料在薄板厚度均為1 mm時(shí)可以在低于500 Hz的頻段內(nèi)獲得高達(dá)35 dB的隔聲量[11]，在帶寬超過(guò)200 Hz的頻段內(nèi)具有20 dB以上的隔聲量。有的膜類(lèi)帶腔聲學(xué)超材料在200-1000Hz范圍內(nèi)具有連續(xù)的吸聲寬帶，其吸聲效果如圖7所示，其平均吸聲系數(shù)為80%左右，最大吸聲系數(shù)接近100%，具有相當(dāng)優(yōu)異的吸聲性能。
展開(kāi) 
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磁流變液的最新內(nèi)容
提出了同時(shí)考慮傳動(dòng)系統(tǒng)扭振和汽車(chē)動(dòng)力性的綜合優(yōu)化方案來(lái)解決傳動(dòng)系統(tǒng)共振問(wèn)題.康強(qiáng)等[４]對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)扭振強(qiáng)迫振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析與扭振測(cè)試,明確轟鳴問(wèn)題是由傳動(dòng)系統(tǒng)導(dǎo)致的.吳昱東等[５]運(yùn)用減振帶隙計(jì)算方法設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)減振器,可有效抑制傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng),降低車(chē)內(nèi)轟鳴聲.LIU 等[６]針對(duì)汽車(chē)加速過(guò)程中出現(xiàn)的噪聲問(wèn)題,研究了多級(jí)離合器阻尼器和齒輪側(cè)隙的非線(xiàn)性特性,提出了一種離合器動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化方法.ZU 等[７]設(shè)計(jì)出一套阻尼可調(diào)的半主動(dòng)控制式的磁流變液雙質(zhì)量飛輪裝置
我做的Maxwell磁流變液的仿真，自己設(shè)置磁流變液的材料，只是添加了B-H曲線(xiàn)，其他都默認(rèn)，其中B-H曲線(xiàn)顯示最大磁感應(yīng)強(qiáng)度也不過(guò)0.05T。然后用線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)看看 磁流變液的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，通電1A*350匝的情況下磁流變液磁感應(yīng)強(qiáng)度最大竟然能有0.25T？？？ 這個(gè)結(jié)果正確嗎，材料的B-H曲線(xiàn)最大才0.05T呀， 真的能得到0.25T?
提出了一種基于磁流變液可控流變特性阻尼可調(diào)的制動(dòng)踏板感覺(jué)模擬器。被動(dòng)式踏板模擬器踏板行程?踏板力特性多通過(guò)特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般不能實(shí)時(shí)調(diào)整和補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的形式有采用彈簧和橡膠體組合模擬傳統(tǒng)非線(xiàn)性踏板感覺(jué)，采用兩段或多段彈簧組合用分段線(xiàn)性模擬非線(xiàn)性踏板感覺(jué)，以及采用節(jié)流機(jī)構(gòu)利用非線(xiàn)性液阻模擬非線(xiàn)性踏板感覺(jué)等。
用有限元方法研究半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng) 的振動(dòng)磁流變液阻尼器
汽車(chē)設(shè)計(jì)當(dāng)中，座椅在確保乘客舒適性方面發(fā)揮著重要作用，特別是在長(zhǎng)途駕駛時(shí)。如今大多數(shù)制造商更多關(guān)注座椅的靜態(tài)舒適性，而對(duì)動(dòng)態(tài)舒適性關(guān)注有限。韋洛爾大學(xué)的這個(gè)學(xué)生項(xiàng)目幫助我們進(jìn)一步了解動(dòng)態(tài)舒適性的重要性。
利用Adams仿真工具，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模型，用PID控制 器和新設(shè)計(jì)的磁流變液阻尼器來(lái)考察半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)的性能。
目前主動(dòng)懸置主要有傳統(tǒng)的液壓懸置和新興的電/磁流變液懸置[9]，多孔電流變液懸置如圖6所示，電/磁流變液懸置中充有電/磁流變液，在電/磁場(chǎng)的控制下可以改變其形態(tài)，從而達(dá)到改變阻尼力的目的，最終可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制。
后續(xù)在策劃、修改或?qū)徃逯械挠小蹲匀粏⑹尽贰ⅰ镀婷畹?em>磁流變液》、《工程重器酷事多》、《古代機(jī)械的故事》等。這套系列圖書(shū)將作為機(jī)械工業(yè)出版社重點(diǎn)產(chǎn)品，全力保證質(zhì)量和時(shí)間，使其成為精品圖書(shū)。同濟(jì)大學(xué)周奇才教授代表科普書(shū)作者發(fā)言。他說(shuō)，作為編寫(xiě)者，編寫(xiě)科普叢書(shū)是一次嘗試、也是一種挑戰(zhàn)。
為了獲得具有動(dòng)態(tài)可調(diào)剛度的FRMM，研究人員將磁流變流體懸浮液(MR)引入三維打印聚合物管的核心，也就是蜂窩單元和晶格的構(gòu)建模塊。MR是由懸浮在非磁性液體中的鐵磁性微粒組成的，在磁場(chǎng)的作用下，MR的粘度會(huì)迅速變化。在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下，MR流體則表現(xiàn)為懸浮顆粒隨機(jī)分布的液體，懸浮顆粒會(huì)在平面基底上沉積時(shí)自由流動(dòng)形成池。
當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，懸浮顆粒沿磁場(chǎng)線(xiàn)排列成鏈，形成針狀、葉片狀結(jié)構(gòu)。
在3D打印之后，在晶格管道內(nèi)注入磁流變液，因此壁必須足夠強(qiáng)以處理加載壓力和鐵磁流體的額外重量，但也足夠靈活，以便能夠檢測(cè)和測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)的剛度變化。
大多數(shù)具有動(dòng)態(tài)機(jī)械性能的超材料需要幾分鐘或幾小時(shí)才能發(fā)生變化。 FRMM的響應(yīng)時(shí)間不到一秒，當(dāng)施加特定的磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁流體中的磁性分子排列成鏈，立即使晶格結(jié)構(gòu)變硬。
磁流變減振器作為磁流變液最重要的應(yīng)用之一，其阻尼特性可通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)阻尼力連續(xù)調(diào)節(jié)。由于磁流變液具有無(wú)接觸、性能調(diào)節(jié)范圍大、響應(yīng)快、能耗 低、機(jī)械系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，磁流變減振器能為結(jié)構(gòu)減振提供優(yōu)異的解決途徑。1994年，Carlson等發(fā)明了磁流變減振器，并將其應(yīng)用于汽車(chē)座椅的隔振。
除了智能材料減振器之外，目前市面上閥控減振器也占很大比重。
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