磁致伸缩负刚度阻尼器设计研究

论文摘要

具有自适应特性、敏感特性、传输特性的智能材料改变了土木工作者对半主动控制系统设计的思维方式,应用智能材料的结构控制己成为振动控制研究的前沿领域。本文采用磁致伸缩材料制作半主动负刚度阻尼器,并给出了相应的控制算法和设计实例。论文首先系统的介绍磁致伸缩的作用机理和相关特性,给出磁致伸缩驱动器的具体设计方法,包括磁致伸缩棒尺寸的确定、驱动线圈设计、永久磁路设计、冷却系统设计、预压系统的设计以及磁致伸缩驱动器的整体结构设计。然后采用Ansoft软件对设计的驱动磁路和永久磁路进行数值分析,通过分析结果对理论设计进行优化调整。最后,对优化设计后的磁致伸缩驱动器的总磁路进行数值分析,得到驱动器的力学性能,并设计了以磁致伸缩驱动器为核心构件的磁致伸缩负刚度阻尼器,介绍了负刚度的实现方法。本文给出磁致伸缩负刚度阻尼器的设计实例和具体的控制算法。通过分析说明磁致伸缩负刚度阻尼器的设计方案是可行的,为磁致伸缩负刚度阻尼器的实际应用和进一步的理论研究提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 磁致伸缩材料的应用研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 磁致伸缩材料及其特性
• 2.1 磁致伸缩材料
• 2.2 磁致伸缩材料的定义和作用机理
• 2.3 磁致伸缩材料的特性
• 3 超磁致伸缩驱动器的设计与制作
• 3.1 磁致伸缩驱动器的设计概述
• 3.2 GMA 的细部设计
• 3.3 磁致伸缩驱动器整体制作
• 3.4 本章小结
• 4 磁致伸缩驱动器的磁场与性能有限元分析
• 4.1 磁致伸缩驱动器的驱动磁场有限元分析
• 4.2 磁致伸缩驱动器的永久磁场有限元分析
• 4.3 磁致伸缩驱动器的总磁路有限元分析
• 4.4 磁致伸缩驱动器的力学性能计算
• 4.5 本章小结
• 5 磁致伸缩负刚度阻尼器实现方法研究
• 5.1 磁致伸缩负刚度阻尼器设计
• 5.2 拟负刚度的半主动控制算法
• 5.3 实现负刚度的控制方案
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献