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一种车用磁流变减振器的动力学研究

作　者: 任旭东
导　师: 孙景工
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 生物医学工程
关键词: 磁流变减振器模型 MATLAB/SIMULINK 仿真
分类号: TH703.63
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 205次
引　用: 4次
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内容摘要

磁流变减振器是以磁流变液作为阻尼介质的减振装置，具有出力大、体积小、响应快、结构简单、阻尼力连续可调等优点，因而在减振控制领域具有很大的应用潜力。磁流变液是一种在磁场作用下，其流变学性能可作出迅速响应，且易于控制的新型智能材料，在汽车减振控制方面受到了广泛关注。本文首先介绍了磁流变液的组成、流变机理以及国内外研究现状。推导了磁流变减振器的阻尼力计算公式，得出了阻尼力与工作电压、活塞运动速度和结构参数之间的内在联系，为此类减振器在车辆减振控制中的应用提供了理论依据。其次，对一种应用于中型伤员运输车担架隔振系统的磁流变减振器进行了实验测试，结果表明该减振器减振性能良好，工作稳定。通过分析，得出了振幅、频率和施加电压对减振性能影响规律，计算了等效线性阻尼和刚度。利用实验数据对Bingham模型、非线性双粘性模型、非线性滞回双粘性模型和改进的非线性滞回模型的参数进行了识别，建立四个指标对模型拟合程度进行评价，结果表明改进的非线性滞回模型拟合精度最高。此后，分析了实验条件变化对磁流变减振器的阻尼力模型参数的影响规律。最后，运用SIMULINK对磁流变减振器进行了基础隔振仿真分析。仿真结果表明：简谐振动输入时，磁流变减振器的阻尼作用非常明显，输入电压为0时响应峰值的传递率为1.19，表明能够较大程度地减小共振响应峰值，从而保证当电压输入有故障时，磁流变减振器仍能达到很好的减振效果；随着输入电压值增加，响应峰值的传递率减小，最小可达到1.05；采用加速度响应的均方根与输入信号的均方根的比值作为随机输入时减振效果的评价指标，得出减振效率在0.2～0.3之间。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 减振技术的发展与应用  8-11
    1.2.1 减振技术的发展  8-9
    1.2.2 传统减振器的分类  9
    1.2.3 智能材料及耗能减振技术  9-11
  1.3 磁流变减振器的特点及应用现状  11-14
    1.3.1 磁流变减振器的特点  11
    1.3.2 磁流变减振器的应用现状  11-14
  1.4 课题研究的主要内容  14-15
第二章磁流变液及其磁流变效应  15-22
  2.1 磁流变液的研究与发展  15-16
  2.2 磁流变液的制备  16-18
    2.2.1 磁流变液的组成  16-17
    2.2.2 磁流变液的制备工艺  17-18
  2.3 磁流变液的磁流变效应  18-19
  2.4 磁流变液的本构关系  19-20
  2.5 伤员运输车用磁流变减振器的磁流变液的性能指标  20-21
  小结  21-22
第三章磁流变减振器的结构与理论分析  22-36
  3.1 磁流变减振器的工作模式  22
  3.2 运用于伤员运输车担架支撑系统的磁流变减振器结构分析  22-23
  3.3 磁流变减振器力学性能计算分析  23-33
    3.3.1 基于环形通道模型的阻尼力方程  24-28
    3.3.2 基于两平行平板间通道模型的阻尼力方程  28-33
  3.4 本文使用的磁流变减振器的阻尼力计算公式  33
  3.5 磁流变减振器结构参数对阻尼力的影响  33-34
  3.6 用于伤员运输车担架支撑装置的磁流变减振器的结构设计要求  34-35
  小结  35-36
第四章磁流变减振器的实验分析  36-51
  4.1 磁流变减振器的工作特性  36-37
    4.1.1 磁流变减振器的示功特性  36-37
    4.1.2 磁流变减振器的速度特性  37
  4.2 磁流变减振器的阻尼特性实验  37-39
    4.2.1 实验目的  37
    4.2.2 实验条件  37-39
    4.2.3 实验过程  39
  4.3 实验结果及分析  39-46
    4.3.1 实验结果  39-44
    4.3.2 施加电压对磁流变减振器阻尼特性的影响  44-45
    4.3.3 激振振幅对磁流变减振器阻尼力的影响  45
    4.3.4 激振频率对磁流变减振器阻尼力的影响  45-46
  4.4 耗能能力分析  46-47
  4.5 磁流变减振器的等效线性阻尼和刚度特性  47-50
  小结  50-51
第五章基于实验的磁流变减振器力学特性建模  51-61
  5.1 磁流变减振器的力学特性实验建模  51-57
    5.1.1 磁流变减振器的力学模型  51-53
    5.1.2 磁流变减振器的模型参数识别  53-57
  5.2 模型拟合误差分析  57-60
  5.3 实验条件对磁流变减振器阻尼力模型参数的影响  60
  小结  60-61
第六章磁流变减振器基础隔振响应分析  61-73
  6.1 线性系统隔振缓冲装置的动力学分析  61-66
    6.1.1 隔振缓冲装置的分类  61-63
    6.1.2 隔振缓冲装置的基本设计要求  63-64
    6.1.3 阶跃响应分析  64-66
    6.1.4 担架支撑装置固有频率的确定  66
  6.2 磁流变减振器作隔振器的性能分析及仿真  66-72
    6.2.1 仿真参数的设定  66
    6.2.2 简谐输入下的磁流变减振器响应分析  66-68
    6.2.3 随机振动时磁流变减振器减振性能仿真分析  68-72
  小结  72-73
第七章结论  73-75
  7.1 全文总结  73-74
  7.2 下一步工作  74-75
参考文献  75-78
附录:部分实验结果图  78-84
发表论文和参加科研情况说明  84-90
致谢  90

一种车用磁流变减振器的动力学研究

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