新型磁流变减振器磁-流耦合有限元分析文献综述

 2022-07-28 03:07

一、本课题研究的目的及意义

磁流变减振器就是磁流变液在智能作动器上的一个重要应用,它通过改变外加磁场,进而控制磁流变液的表观粘度来实现对阻尼系数的调节。采用这种阻尼连续可调的磁流变半主动悬架能有效降低车身加速度、车轮动载荷,从而提高乘坐舒适性和操纵稳定性。磁流变减振器具有输出阻尼力大、调节范围宽、响应速度快、能耗低等特点,成为半主动悬架系统的最佳执行器。磁流变减振器根据系统的振动特性产生合适的阻尼力,在没有磁场作用的情况下,磁流变减振器相当于传统的被动减振器,具有很强的可靠性。

针对现有磁流变减振器磁流变液用量较大,阻尼小,设计一种新型的磁流变减振器,使减振器具有磁流变液用量小、阻尼大、低频时阻尼大的性能,不仅能改善车辆的平顺性,也能控制车辆的操纵稳定性。随着汽车技术的发展,磁流变技术日益成熟,在汽车上的应用会更加广泛,使汽车出行更加舒适。

二、国外研究概况

Jacob Rabinow于1948年首次发现了一种可变粘度磁性材料,其物理性能可在磁场的影响下改变。例如,可以通过改变渗透磁场的强度来改变流动性或表观粘度,以使材料能够在流体的一致性和基本固体一致性之间改变,这取决于磁场的瞬时强度。材料的顺磁性或铁磁性材料的附着能力也可以通过改变渗透磁场来控制。通过施加磁场,材料抵抗机械侵彻和保持给定形状或构象的能力也是可控的。

Roland Eric Gunther等于1955提出了一种基于磁流变现象的阻尼装置,这是一种单筒磁流变减振装置,但最终装置抵御外部冲击能力差,工作缸受力变形后,减振器不能工作;气室部分密封性能要求高,工艺复杂。

Lord公司的J. David Carlson, Cary等于1994年改进了单筒式磁流变减振器,改进活塞设计,使磁性通量完全包含在活塞本身内;提供一种改进的双管筒设计,能够与独立式或滑阀式活塞一起使用;显着减少或消除损失的阻尼器MR流体;改进用于控制MR流体流量的阀以产生期望的阻尼力。

1991年Gamoto等基于电流变液的装置研究中对 Bingham 模型提出了改进,即在其前端串联一个线性弹簧,进而建立了包含Bingham模型的改进模型。Bouc-wen模型是由 wen 提出的,该模型包含了阻尼和刚度,且二者均是非线性的,可以很好地描述各种曲线,其缺点是在速度很小时、位移与速度二者同向时,不能准确地表述减振器的速度特性曲线。

1997年,Spencer等人对Bouc-wen模型进行修改,提出了现象模型,该模型可精确地表述减振器速度特性,但其中有14个未知参数需要识别,计算量大,时间长,对半主动控制十分不利。

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