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半主动式MRE动力吸振器移频特性及减振性能研究

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半主动式MRE动力吸振器移频特性及减振性能研究

作者：陈颀华东交通大学

学位级别：硕士

动力吸振器是一种常用的控制振动方式,可以减小日常生活中振动所产生的影响。动力吸振器可分为被动式、半主动式与主动式三种,其中半主动式吸振器由于可以拓宽减振频带且在减振过程中能耗较少等优点而被广泛使用,磁流变弹性体(MRE)材料... 详细信息

动力吸振器是一种常用的控制振动方式,可以减小日常生活中振动所产生的影响。动力吸振器可分为被动式、半主动式与主动式三种,其中半主动式吸振器由于可以拓宽减振频带且在减振过程中能耗较少等优点而被广泛使用,磁流变弹性体(MRE)材料不容易沉降、稳定性较好,且刚度可变。因此本文提出了一种将MRE材料与传统动力吸振器结合的半主动式MRE动力吸振器。利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,仿真分析了半主动式MRE动力吸振器的移频特性和减振性能,并搭建振动实验台测试分析主系统分别在定频与扫频下的加速度响应,验证了所设计吸振器的有效性。本文主要研究内容如下:1、选取硅橡胶、硅油和粒径大小为5-7μm的羰基铁粉为制备材料,分别制备羰基铁粉含量为70%、60%和40%三种不同配比的MRE样品且在固化时分别施加0 m T、300 m T、600 m T和900 m T的外加磁场,并采用MCR 302型旋转流变仪测试其流变性能,分析剪切储能模量与损耗模量的变化情况,对比测试分析结果,选取磁流变效应最好的MRE用于动力吸振器中作为其中的可变刚度元件。2、提出一种半主动式MRE动力吸振器,采用对称型的励磁线圈,以增大可作用于MRE材料中的最大磁场,达到更好的减振效果。从所设计半主动式MRE动力吸振器的结构出发,选定了吸振器的零件材料,利用Maxwell 16.0软件对磁路进行仿真分析,确定结构参数,保证通过MRE的磁感应强度满足需求。3、根据动力吸振器的动力学模型,利用MATLAB/Simulink搭建动力学仿真模型,分别从频域和时域仿真分析半主动式MRE动力吸振器的移频特性以及减振性能,通过仿真分析,表明半主动式MRE动力吸振器可以加宽减振频带,且在固有频率和外部激振频率相近或相等的情况下,对主系统的振动控制效果更为明显。在扫频仿真中,为消除由于吸振器加入所产生的共振峰,提出了一种刚度调节方法,经仿真证明该方法有效。4、利用半主动式MRE动力吸振器搭建振动系统实验台,对其移频特性与减振性能进行实验分析。实验中,控制电流使MRE刚度发生变化,继而达到调整半主动式MRE动力吸振器固有频率的目的。分别测试了在不同激励与电流下主系统有无吸振器的加速度响应变化,对响应变化进行分析对比,证明本文设计的半主动式MRE动力吸振器可以扩宽减振频带,减振效果较好,说明该设计正确有效,能实现预期设计目标。

关键词： MRE 半主动式动力吸振器固有频率移频特性减振性能

基于磁流变弹性体的推进轴系半主动式吸振器研究

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振动与冲击 2017年第15期36卷 36-42页

作者：卢坤刘翎杨志荣龚兴龙饶柱石解忠良上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021 中国科学技术大学智能材料和振动控制实验室合肥230027

根据船舶推进轴系纵振动力学特性,针对动力吸振器的减振机理进行研究,并对半主动式吸振器的设计参数影响规律进行理论分析。基于磁流变弹性体的剪切模量可由外加磁场控制的特性,设计了一种剪切刚度可调的半主动式吸振器,对其移频特性进... 详细信息

根据船舶推进轴系纵振动力学特性,针对动力吸振器的减振机理进行研究,并对半主动式吸振器的设计参数影响规律进行理论分析。基于磁流变弹性体的剪切模量可由外加磁场控制的特性,设计了一种剪切刚度可调的半主动式吸振器,对其移频特性进行了试验测试,并在1∶4的船舶轴系缩比模型上进行了变转速工况下吸振效果试验。实验结果表明,该吸振器具有12.3 Hz的移频范围,移频特性曲线线性度良好;并且在不同转速下相比被动式吸振器均有更好的吸振效果,进一步验证了利用磁流变弹性体设计推进轴系半主动式吸振器的可行性。

关键词：磁流变弹性体推进轴系纵振控制半主动吸振器移频特性

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磁流变弹性体隔振器隔振控制与实验研究

振动与冲击 2020年第8期39卷 118-122页

作者：马伟佳黄学功汪辉兴张广王炅南京理工大学机械工程学院南京210094

为了更好地对磁流变弹性体隔振器的隔振性能及其控制策略进行研究。通过基于扫频激励的实验测试了磁流变弹性体隔振器的移频特性,证明了磁流变弹性体隔振器具有较宽的移频范围。基于磁流变弹性体隔振器的移频特性,提出了针对扫频激励的o... 详细信息

为了更好地对磁流变弹性体隔振器的隔振性能及其控制策略进行研究。通过基于扫频激励的实验测试了磁流变弹性体隔振器的移频特性,证明了磁流变弹性体隔振器具有较宽的移频范围。基于磁流变弹性体隔振器的移频特性,提出了针对扫频激励的on-off控制策略。使用了基于变阻尼、变刚度的on-off控制策略,并将其应用于简谐激励和随机激励。通过实验研究证明,在控制策略的控制下,磁流变弹性体隔振器对于不同的激励形式都有着很好的隔振效果。该研究可以为磁流变弹性体隔振器的工程应用奠定基础。

关键词：磁流变弹性体(MRE)隔振器移频特性扫频激励简谐激励随机激励 on-off控制策略隔振实验

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高速列车用可变刚度磁流变阻尼器

高速列车用可变刚度磁流变阻尼器

作者：赵世宇合肥工业大学

学位级别：硕士

高速列车在运行的过程中,由于铁轨的不平顺度以及其它因素,会引起车体的振动。这种振动不但降低了乘客乘坐的舒适性,并且还影响到列车运行的稳定性以及安全性。传统的列车用阻尼器多为被动振动控制系统,依靠阻尼器和弹簧之间的搭配来达... 详细信息

高速列车在运行的过程中,由于铁轨的不平顺度以及其它因素,会引起车体的振动。这种振动不但降低了乘客乘坐的舒适性,并且还影响到列车运行的稳定性以及安全性。传统的列车用阻尼器多为被动振动控制系统,依靠阻尼器和弹簧之间的搭配来达到减振作用,其作用效果仅在一定的振动频率内最佳;而主动振动控制系统效果虽好,但其控制方法复杂,并且需要消耗大量的外部能量,不适合大范围的实施应用。随着人们对于智能材料的认识与研究,多种新型材料的特性被人们挖掘出来。磁流变液作为其中的一种,由于具有随磁场强度变化的流变性,被应用于制作新型阻尼器。但传统的磁流变(MR)阻尼器只能够调节阻尼的变化,却无法改变悬挂系统的刚度。本文的意义在于设计出一种可变刚度的磁流变阻尼器,其阻尼与刚度可随着单个磁流变阻尼器控制电流的变化而改变。本文首先介绍了磁流变液的特性以及磁流变阻尼器的种类,分析了其常用物理模型的回环特性,并制作出一款传统双出杆式磁流变阻尼器。通过仿真以及实验得出结论：单纯的磁流变阻尼器只能够达到变阻尼的效果,却无法使刚度可变。本文随后提出了一种可变刚度变阻尼半主动振动控制系统模型,模型是由弹性单元以及阻尼单元通过串并联结构组成。通过系统原始模型以及等效模型,得到系统动力学方程,进而推导出模型的传递函数以及频域函数。通过比较原始模型与等效模型的频域函数,得到系统的等效刚度与等效阻尼表达式。通过表达式可以发现系统等效刚度与阻尼与单个参数之间的关系。依据所提出的可变刚度变阻尼半主动振动控制系统模型,设计加工出一款可变刚度的磁流变阻尼器。分析其不同作用阶段的力与位移关系,通过仿真与实验验证其具有随控制电流变化的可变刚度和变阻尼的磁流变阻尼器特性。

关键词：磁流变液可变刚度磁流变阻尼器回环特性移频特性

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负刚度磁流变弹性体隔振器设计及研究

负刚度磁流变弹性体隔振器设计及研究

作者：马伟佳南京理工大学

学位级别：硕士

负刚度磁流变弹性体隔振器克服了传统磁流变弹性体隔振器在没有振动发生时也需要一直通电来保持稳定性的缺点,具有一定的工程研究价值。本文针对传统磁流变弹性体隔振器的不足,设计了一款负刚度磁流变弹性体隔振器,并对其进行了深入研究... 详细信息

负刚度磁流变弹性体隔振器克服了传统磁流变弹性体隔振器在没有振动发生时也需要一直通电来保持稳定性的缺点,具有一定的工程研究价值。本文针对传统磁流变弹性体隔振器的不足,设计了一款负刚度磁流变弹性体隔振器,并对其进行了深入研究,具体研究内容如下:（1）制备得到了磁流变弹性体,并对其材料性能进行了测试,探究了频率、应变和温度对磁流变弹性体模量和磁流变效应的影响。设计了一款负刚度磁流变弹性体隔振器,从隔振器的工作模式选择、结构设计、材料选择和磁场仿真四个方面对隔振器的设计过程进行了详细的阐述。（2）搭建了磁流变弹性体隔振器的动态力学性能测试平台,测试了不同激励（幅值、频率不同）和不同励磁电流下磁流变弹性体隔振器的动态力学特性,并对频率、幅值和电流对磁流变弹性体隔振器刚度和阻尼的影响进行了分析。（3）使用神经网络建立了磁流变弹性体隔振器的动力学模型,并使用动态力学性能实验所测得的数据对其进行训练,通过实验与仿真相对比的方式验证了所建模型的有效性和可行性。搭建了隔振器的移频特性测试平台,测试了隔振器的移频特性并对其进行了分析。（4）针对常见的简谐激励,阐述了Bang-Bang控制策略,并通过实验验证了其隔振有效性;针对常见的随机激励,阐述了on-off控制和模糊控制这两种隔振控制策略,并通过仿真的方式验证了其隔振有效性。

关键词：负刚度磁流变弹性体隔振器动态力学性能动力学模型移频特性隔振控制

基于磁流变弹性体的推力轴承基座半主动式吸振器的研究

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基于磁流变弹性体的推力轴承基座半主动式吸振器的研究

作者：卢坤上海交通大学

学位级别：硕士

螺旋桨纵向脉动力通过推力轴承基座传递至艇体而造成艇体的弯曲振动是脉动力引起辐射噪声的主要原因,对纵向脉动力及其产生的振动进行有效控制对于提高舰艇的声隐身性能非常重要。其中,安装动力吸振器是振动控制有效手段之一,受到广泛... 详细信息

螺旋桨纵向脉动力通过推力轴承基座传递至艇体而造成艇体的弯曲振动是脉动力引起辐射噪声的主要原因,对纵向脉动力及其产生的振动进行有效控制对于提高舰艇的声隐身性能非常重要。其中,安装动力吸振器是振动控制有效手段之一,受到广泛的关注和研究。磁流变弹性体(MRE)具有力学性能可由外加磁场进行控制的特性,并且控制简单、响应迅速、可逆性好,在工程应用领域,作为变刚度元件应用于调谐式动力吸振器的设计,成为目前的研究热点。本文基于磁流变弹性体的磁致变刚度特性,设计一款可调谐的半主动式吸振器(MRE-SDVA),并且考虑轴系上安装空间和承载质量的限制,提出了将动力吸振器安装于推力轴承基座上的设想。首先考虑轴承油膜阻尼和基座的结构阻尼,建立了螺旋桨-轴系-轴承基座-动力吸振器的耦合动力学模型,基于四端参数法对基座的振幅放大系数进行解析求解,并采用MATLAB数值计算研究了吸振器的设计参数对减振效果的影响规律。研究表明,半主动式吸振器对轴系和轴承基座前两阶模态引起的基座振动均具有减振效果。然后针对磁场、温升以及频移等方面的性能对MRE-SDVA进行了结构优化设计和仿真分析。最后,通过实验测试对吸振器的移频特性和吸振效果进行了验证。结果表明,吸振器的频率变化范围为43.09-56.88HZ,移频带宽为13.79HZ;吸振效果随着激励频率靠近主振系统的固有频率而逐渐增强,在低于固有频率的59.5HZ附近振动衰减可以达到1.5dB。

关键词：磁流变弹性体动力吸振器推进轴系纵振移频特性

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基于磁流变弹性体的变刚度动力吸振器的探究

汽车实用技术 2013年第6期10卷 27-29页

作者：宋伟志赵艳青王世玉席加豪长安大学汽车学院陕西西安710064

随着人们对乘用车辆乘坐舒适性、稳定性要求的不断提高,汽车减振越来越引起企业和专业人士的注意,其中,动力吸振器备受关注。传统的动力吸振器(DVA)作为一种吸振装置广泛应用于航空航天、船舶、汽车等工业领域。然而,由于传统的动力吸... 详细信息

随着人们对乘用车辆乘坐舒适性、稳定性要求的不断提高,汽车减振越来越引起企业和专业人士的注意,其中,动力吸振器备受关注。传统的动力吸振器(DVA)作为一种吸振装置广泛应用于航空航天、船舶、汽车等工业领域。然而,由于传统的动力吸振器有效工作频域小,严重影响了他的工作稳定性和适用范围。本文介绍探究了基于磁流变弹性体(MRE)的动力吸振器,其刚度可根据外界磁场的改变而改变,以此来改变吸振器的固有频率,对外界激励频率进行追踪,达到最优吸振效果。文中介绍了动力吸振器固有频率随外界电流改变而变化的移频特性,并通过matlab建模仿真,得出其吸振效果明显优于传统的动力吸振器。

关键词：动力吸振器磁流变弹性体移频特性 matlab

基于磁流变弹性体的推进轴系半主动式吸振器研究

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