论文摘要
磁流变液阻尼器是磁流变液的一种主要应用装置,可用于控制振动系统的阻尼和刚度,是被动控制元件的理想替代装置。本文根据磁流变液装置的工作模式,设计了剪切式磁流变液阻尼器和挤压式磁流变液阻尼器。为了探讨磁流变阻尼器及磁流变阻尼器—转子系统减振方面上的应用,全文主要围绕四个方面来开展理论分析和实验研究工作:剪切式磁流变液阻尼器有限元分析、挤压式磁流变液阻尼器的有限元分析、剪切式磁流变液阻尼器—转子系统的动力学分析和挤压式磁流变液阻尼器—转子系统的动力学分析。本文通过基于有限元方法的有限元分析软件—ANSYS来完成磁路分析和动力学分析。首先,为了优化磁流变阻尼器在减振方面的性能,根据磁场理论从磁路方面对原有磁流变阻尼器提出结构改进;其次,利用ANSYS软件对原始结构和改进后结构进行磁路分析并从磁力线分布、磁感应强度和磁场强度三方面比较,选出较优结构后进一步分析该磁流变阻尼器特性参数之间的关系;然后,从模态、时谐响应和瞬态响应三个方面对带有磁流变阻尼器的转子系统进行动力学分析,研究磁流变阻尼器在转子系统减振方面上的特性;最后,搭建了磁流变阻尼器—转子系统实验平台,使用美国本特利公司的ADRE for Windows振动分析系统对ANSYS在转子系统动力学分析上的有效性进行验证及进一步探讨转子系统的动力学特性。本文加深了对磁流变阻尼器和转子振动控制方面的认识,所获得的结论对磁流变阻尼器的优化设计及磁流变阻尼器在旋转机械振动控制中的应用具有指导意义。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 本文研究的目的和意义1.2 磁流变阻尼器的研究概况1.3 转子动力学的研究概况1.4 有限元法及其在转子动力学上的应用1.5 本章小结第二章 转子动力学有限元分析的理论简介2.1 转子动力学的理论简介2.2 ANSYS中的转子动力学分析2.2.1 静止坐标系和旋转坐标系2.2.2 静止坐标系和旋转坐标系下的运动方程2.2.3 ANSYS中的模态分析2.2.4 ANSYS中的谐响应分析2.2.5 ANSYS中的阻尼2.2.6 不平衡和旋转异步力的谐响应分析2.3 本章小结第三章 剪切式磁流变液阻尼器的有限元分析3.1 磁流变液及其性能3.2 磁流变液装置的工作模式3.3 剪切式磁流变液阻尼器的结构及其工作原理简介3.3.1 剪切式磁流变液阻尼器的结构3.3.2 剪切式磁流变液阻尼器的有限元分析结构3.3.3 剪切式磁流变液阻尼器的工作原理简介3.4 剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算模型3.5 剪切式磁流变液阻尼器磁路的有限元仿真及其分析3.5.1 电磁场的约束方程3.5.2 电磁场的边界条件处理3.5.3 磁路的有限元仿真与分析3.6 改进后结构磁路相关参数的分析3.6.1 磁感应强度与励磁电流之间的关系3.6.2 控制电流、移动盘涡动速度与阻尼力之间的关系3.6.3 磁感应强度与工作间隙的关系3.7 本章小结第四章 挤压式磁流变液阻尼器的有限元分析4.1 挤压式磁流变液阻尼器的结构和工作原理4.2 挤压式磁流变液阻尼器的有限元分析结构示意图4.3 挤压油膜反力4.4 磁拉力4.5 挤压式磁流变液阻尼器磁路的有限元仿真及其分析4.6 结构改进前后磁路相关参数的统计与分析4.6.1 励磁电流为2.0A时三种结构的比较4.6.2 原始结构和二次改进结构的比较4.6.3 二次改进结构磁感应强度与工作间隙的关系4.7 本章小结第五章 剪切式磁流变液阻尼器—转子系统的动力学分析5.1 转子系统的有限元动力学分析5.1.1 磁流变液阻尼器弹性支座的支承刚度5.1.2 有限元分析模型的建立5.1.3 有限元分析使用的单元5.1.4 刚性支承转子的模态分析5.1.5 无阻尼弹性支承转子的模态分析5.1.6 磁流变液阻尼器未加电流时转子的动力学特性响应分析5.1.7 磁流变液阻尼器加电流时转子的动力学特性响应分析5.2 转子系统的实验动力学分析5.2.1 实验装置5.2.2 实验方法5.2.3 实验结果和分析5.3 本章小结第六章 挤压式磁流变液阻尼器—转子系统的动力学分析6.1 转子系统的有限元动力学分析6.1.1 有限元分析模型的建立6.1.2 无阻尼弹性支承转子的模态分析6.1.3 磁拉力对转子系统的动力学特性响应分析6.1.4 油膜反力对转子系统的动力学特性响应分析6.1.5 转子系统的瞬态响应分析6.2 转子系统的实验动力学分析6.2.1 实验装置6.2.2 实验方法6.2.3 实验结果和分析6.3 本章小结全文总结1 主要研究成果2 未来工作展望参考文献攻读硕士学位期间取得的研究成果致谢附件
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