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基于参数化建模的磁流变液减摆器优化设计平台开发

基于参数化建模的磁流变液减摆器优化设计平台开发

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作者：张帅涛中国民航大学

学位级别：硕士

飞机前轮摆振会影响驾驶安全及乘坐体验,抑制摆振最有效的方法是在前起落架加装减摆器。目前飞机上应用的减摆器大多为油液减摆器,其采用被动控制,对飞机前轮摆振阻尼的改变不能实时响应,可能会出现过阻尼或阻尼力偏小的现象,对起落架... 详细信息

飞机前轮摆振会影响驾驶安全及乘坐体验,抑制摆振最有效的方法是在前起落架加装减摆器。目前飞机上应用的减摆器大多为油液减摆器,其采用被动控制,对飞机前轮摆振阻尼的改变不能实时响应,可能会出现过阻尼或阻尼力偏小的现象,对起落架和机身结构造成损伤。磁流变液(mrf,Magnetorheological Fluid)减摆器采用半主动控制,能够通过控制电流大小实时调节输出阻尼力,控制效率更高,减摆效果更好,具有广阔的实际应用价值和研究前景。mrf减摆器结构形式众多,实际应用前需经过结构设计、结构优化、磁路仿真、摆振仿真及加工图纸绘制等步骤,且当飞机前轮减摆需求发生改变,mrf减摆器设计时需要经过反复的建模、计算、分析等工作,这些导致了mrf减摆器研发周期增长、研发费用增加。随着计算机技术的发展,参数化仿真技术日趋成熟,可将其应用在mrf减摆器设计上有效的解决上述问题。对此,本课题从工程实际出发,总结分析了mrf减摆器设计理论及流程,考虑了影响mrf减摆器设计及性能的常用因素,并对其进行了参数化处理,在此基础上开发了磁流变液减摆器优化设计平台。该平台根据mrf减摆器设计流程,开发了相对应的功能模块,将mrf减摆器的设计流程化、模块化。用户不需要自己动手进行繁琐的计算、建模、仿真工作,只需根据设计需求通过平台对mrf减摆器参数进行设置,调用后台参数化模型,即可完成mrf减摆器实际应用前结构设计、结构优化、磁路仿真、摆振仿真、加工图纸绘制等设计工作,减少了mrf减摆器研发时间、压缩了研发成本。为此,本文主要进行了以下研究:(1)总结mrf阻尼器及参数化平台国内外研究现状。对比分析了减摆器的应用现状,总结了mrf减摆器的设计理论及设计流程。(2)根据mrf减摆器设计流程,对基于参数化建模的磁流变液减摆器优化设计平台进行需求分析及总体设计,确定了平台需要实现的功能及设计要求,明确了平台的总体架构分为:人机交互层、控制操纵层、功能模块层、数据管理层。(3)采用VB(Visual Basic)与MATLAB混合编程及对ANSYS、CATIA等软件二次开发的方式实现了平台结构参数化设计模块、磁路参数化优化模块、磁路参数化仿真模块、前轮参数化摆振模块、零件参数化建模模块的后台模型搭建及功能实现。(4)根据某型无人机减摆需求,通过平台设计了一款mrf减摆器,并对设计的mrf减摆器进行了性能分析,验证了平台的可行性与合理性。

关键词：参数化建模 mrf减摆器优化设计平台

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