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剪切盘式磁流变液阻尼器设计及磁路检测

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:17:25     阅读:次     手机站

摘 要 磁流变液阻尼器是新型的智能化吸能装置,文章采用宾汉模型研究纯剪切盘式磁流变液阻尼器的力矩计算模型,并引入磁致力矩与粘性力矩比例,对此类阻尼器磁路设计进行分析,用ANSYS软件分析工作面的复合式磁路设计磁场分布情况。

关键词 磁流变液;阻尼器;力矩;复合式磁路

中图分类号:TB535 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)21-0017-02

磁流变液(Magnetorheological Fluids)是近十年来迅速发展的一种智能材料,通常是一种将微米尺寸的可磁化颗粒分散于母液中构成的悬浮液。无磁场时为牛顿流体,而在强磁场作用下其在瞬间由液体变为粘塑体,其流变性质发生急剧变化,表现出类似固体的力学性质。其固”液转换在毫秒量级内完成,而且去除磁场后这种材料又迅速恢复其流动性,因而其应用前景极为广泛。

1 磁流变液数学模型

1.1 微观模型

对于磁流变液的微观结构已经有学者进行了较深入分析,在这里我们假设在上下滑板间充满磁流变液,在外加磁场的作用下,磁流变液中的磁性微粒形成链状结构,链的末端吸附于上下滑板上。

1.2 本构方程

由于磁流变效应的复杂性,目前还没有公认的力学计算模型。最多的是根据实验数据采用优化方法建立阻尼器动力学模型。

在保证精度的前提下为简便起见可采用Bingham塑性流体模型描述磁流变体的本构关系。Bingham流体的流变曲线是剪切应力有初值(屈服应力τb)的直线。其流变方程为剪切应力τ与剪切变形速度成近似直线关系。该模型形式简单、概念清晰,描述阻尼器的力-位移关系物理意义明显,易于实际应用。

2 盘式阻尼器分析

磁流变液剪切盘阻尼器结构图如图1所示,阻尼器为单盘式,磁流变液填充于转动盘与外壁间的空腔内,当盘片由于外部驱动力矩转动时,阻尼器工作于剪切模式,工作面积为半径从R0到R1的圆环面。

磁流变液阻尼器的阻尼力的一般形式可表示为:

F=Fc+Fm+Fi (1)

其中Fi、Fm、Fc分别为流体阻尼力,电磁力及电涡流阻尼力。

由文献[4]可知,对于剪切盘式阻尼器,其输出力矩可由如下公式描述:

(2)

因为磁致扭矩TB∝磁场强度B∝控制电流I,所以这部分扭矩属于可控阻尼力矩,本文引入可控系数δ(δ=TB/T,TB为磁致扭矩,T为总流体阻尼扭矩)表征磁流变液阻尼器的可控性,用于衡量磁流变液阻尼器的控制效率。

1.磁体;2.工作腔;3.磁流变液;

4.传...



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