文档介绍：南京理工大学硕士学位论文毯流变阻尼器流体力学分析及动力学仿真
摘要
磁流变阻尼器作为一种高性能和智能化的减振装置己经被越来越广泛的应用于
各种振动抑制场合。但是,到目前为止,人们对磁流变液这种新型智能材料的研究、
对磁流变阻尼器的研究都远未到完善的地步。本文以磁流变阻尼器为对象,采用理论
建模、数值仿真、理论结果与实验结果相比较等方法展开研究。
提出基于能耗最小思想的磁流变阻尼器的优化设计方法,详细论述了该方法。结
合在火炮中的应用背景,对间隙阀式和旁路式两种大吨位磁流变阻尼器进行了比较和
结构参数优化。通过软件编写搜索寻优计算机程序,获得了能耗最小的磁
流变阻尼器的结构尺寸参数。
引入双粘性本构模型,建立了磁流变阻尼器的流体动力学方程,详细论述了用有
限差分法求解该方程的过程。严格地求解了磁场变化时,激活区内磁流变液的流变过
程,以及阻尼力随时间的变化,并且与具体的实验结果进行了比较。利用有限差分法
求解了在正弦信号激励下,磁流变阻尼器阻尼力的变化规律,与具体的实验数据进行
了比较。研究了磁流变阻尼器在口机枪反后坐装置中的应用,对装有磁流变反
后坐装置的机枪的实弹射击实验进行了数值仿真,与具体的实验数据进行了
比较。这部分是本文的精髓。
建立了一磁流变阻尼器的非参数模型,以实验数据为基础,对模型中的未知参数
进行辨识。应用软件进行仿真,仿真结果与实验结果基本吻合。
对磁流变汽车悬架系统进行了一定的研究。提出一种在天棚阻尼控制中优化选取
天棚阻尼系数和被动阻尼系数的方法,具体阐述了该方法的操作过程。应用
进行了一系列的动力学仿真。
以汽车悬架为载体,提出了一种基于自适应算法中最陡梯度下降搜索思想的
控制方法来实现对磁流变阻尼器的控制。该方法不需要先求出控制阻尼力,可以直接
计算出控制电流。
关键词磁流变阻尼器,优化,有限差分法,动力学
南京理工大学硕士学位论文磁流变阻尼器流体力学分析及动力学仿真
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南京理工大学硕士学位论文陇流变阻尼器流体力学分析及动力学仿真
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本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本
学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人己经发表或
公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使
用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文
中作了明确的说明。
研究生签名奔皿测、了年月乙日
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。。呈舟洲国。
南京理工大学硕士学位论文班流变阻尼器流体力学分析及动力学仿真
化微型化方向发展。要充分了解磁流变阻尼器的力学特性就要先了解清楚磁流变阻尼
器内流体的运动特性
最早关于磁流变阻尼器内流体运动的模型是模型这个模型简单易懂,
能够较好地反映出准静态情况下磁流变阻尼器内流体的运动特性。这个模型是一个经
典的模型,现在还在使用。但是目前所用的模型是假定在活塞做匀速运动的
情况下得到的,当活塞加速度较小时这个模型能较准确地反映出“阻尼力—速度”
之间的关系。同时,模型将磁流变液的物理特性、流变特性考虑的很理想化,
针对不同磁流变液和不同的应用环境这个模型与实际偏差很大。在此之后,通过流体
力学分析和求解建立起来的阻尼力模型是很多的,但几乎都与二模型类同,没
有什么大的发展。很多都是针对具体的磁流变阻尼器和具体的使用情况做一些参数上
的调整。如剪切模型是针对高速和高磁场输入的磁流变阻尼器建
立的。还有双粘性本构模型,认为磁流变液在屈服前后存在两个动力粘度。随着磁流
变阻尼器研究的不断发展我们需要更加精确的磁流变阻尼器流体力学模型来指导磁
流变阻尼器的设计和应用。
目前在磁流变阻尼器的实际控制中使用的是基于实验结果的唯象模型。因为由实
验结果得出的理论模型往往更贴近实际,并且方便计算和求解,这一点对于控制系统
的实时性来说是非常关键的。有代表性的如模型、改进型弹性模
型、非线性滞后双粘性模型、多项式模型和神经网络模型等。但是这些模型不能应用
于磁流变阻尼器的设计,不同的磁流变阻尼器要建立不同的唯象模型,并且许多唯象
模型不适用于高频信号的情况。唯象模型无法从根本上解释清楚磁流变阻尼器的力学
特性。
关于磁流变阻尼器的流体力学建模,涉及多个学科领域的知识,相当复杂。磁流
变阻尼器流体动力学问题,应该是力、磁、热三者祸合的问题。所有的磁流变阻尼器
研究者