工作状态下磁流变阻尼器的力学特性研究

论文摘要

磁流变液是近年来取得长足发展的智能材料,以其开发的阻尼耗能减振器件—磁流变阻尼器具有结构简单、阻尼力连续可调、反应迅速、阻尼力大、能耗小等优点已成为新一代的半主动控制器,应用前景非常广阔。为了探索磁流变阻尼器在船舶工作状态中的力学特性,本文以船舶设备为研究对象,首先设计了一种以磁流变阻尼器和钢丝绳弹簧并联构成的船用减振器,并对该减振器模型进行物理实验;其次,对基于磁流变阻尼器的弹性基础隔振系统(单自由度和多自由度两种情况)进行了数值实验研究,为磁流变阻尼器在船舶减振方面的应用奠定基础。本文主要内容包括:1.介绍磁流变液体的性能、工作模式、计算模型;推导了基于Binham模型的磁流变阻尼器阻尼力计算公式;最后单独对磁流变阻尼器的阻尼力性能进行了测试,分析了阻尼器阻尼力与位移、速度等参数的变化规律。2.基于将磁流变阻尼器与钢丝绳弹簧相并联的思想,以船舶主机、辅机等设备为防护对象,进行了船用减振器的模型设计。3.对船用减振器模型进行了一系列的物理实验,分析了船用减振器的振动特性,并与数值实验进行了对比;其次,对船用减振器物理实验中磁流变阻尼器的力学特性进行了描述,总结了在船舶设备工作状态磁流变阻尼器的力学特性。4.对基于磁流变阻尼器的弹性基础隔振系统进行了数值实验研究,分析了单自由度和多自由度系统中磁流变阻尼器的力学特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 结构振动控制方法的研究进展
• 1.3 阻尼器的研究现状
• 1.3.1 传统耗能阻尼器的发展
• 1.3.2 常规传感器/作动器的研制状况
• 1.3.3 可控智能液体阻尼器
• 1.4 MR阻尼器的研究与应用
• 1.4.1 磁流变阻尼器的研究现状
• 1.4.2 磁流变阻尼器在船舶工程的应用前景
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 磁流变液及磁流变阻尼器
• 2.1 引言
• 2.2 磁流变液的组成及其流变机理
• 2.3 磁流变阻尼器的工作原理及其力学模型
• 2.3.1 磁流变阻尼器的工作模式
• 2.3.2 磁流变阻尼器各种力学模型的研究
• 2.3.3 基于Binham模型的磁流变阻尼器出力公式推导
• 2.4 磁流变阻尼器的性能测试
• 2.4.1 阻尼力与位移关系曲线
• 2.4.2 阻尼力与速度关系曲线
• 2.4.3 磁流变阻尼器的等效线性阻尼
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于MR的船用减振器物理实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验模型的设计思想
• 3.3 物理模型
• 3.4 实验方案
• 3.4.1 边界条件的处理
• 3.4.2 加载方式
• 3.4.3 传感器布置
• 3.4.4 工况设置
• 3.5 物理实验及结果分析
• 3.5.1 指标定义
• 3.5.2 实验结果分析
• 3.5.3 数值仿真和物理实验的对比分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 磁流变阻尼器力学特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 磁流变阻尼器的力学模型
• 4.3 磁流变阻尼器的力学特性
• 4.3.1 参数定义
• 4.3.2 磁流变阻尼器的时域响应曲线
• 4.3.3 磁流变阻尼器阻尼力随电流的变化关系
• 4.3.4 磁流变阻尼器阻尼力随激振频率的变化关系
• 4.3.5 磁流变阻尼器阻尼力随位移的变化关系
• 4.3.6 磁流变阻尼器阻尼力与速度的变化关系
• 4.3.7 磁流变阻尼器阻尼力公式的修正
• 4.4 本章小结
• 第5章 MR阻尼器在弹性基础隔振系统中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 单自由度弹性基础隔振系统数值实验研究
• 5.2.1 单自由度隔振系统力学模型
• 5.2.2 基于Simulink的单自由度隔振系统数值实验研究
• 5.2.3 数值实验结果及分析
• 5.3 多自由度弹性基础隔振系统数值实验研究
• 5.3.1 多自由度隔振系统的有限元分析
• 5.3.2 计算结果及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢