磁流变阻尼器单出杆型设计与连续工作稳定性研究

论文摘要

磁流变阻尼器由于响应快、耗能小、成本低、容错性好等优点,在土工工程智能减振、车辆悬架振动控制等诸多领域展现出了良好的应用前景。目前,磁流变阻尼器的研究工作主要集中在双出杆式,具有行程大、径向安装尺寸小的单出杆式研究相对较少。此外,磁流变阻尼器持续工作后的力学性能是否稳定,也需要进一步的研究。为此,本文重点研究了单出杆磁流变阻尼器的设计和力学性能,并实验分析了磁流变阻尼器持续工作后的力学性能,具体内容如下:(1)针对弹簧补偿结构,推导了单出杆磁流变阻尼器的阻尼力理论计算公式,实验验证了公式的正确性,并应用该计算公式研究了补偿弹簧刚度对阻尼器性能的影响。系统测试了单出杆磁流变阻尼器动态性能,结果表明,补偿刚度过小会出现补偿失效现象,刚度过大并不能提高阻尼器的耗能能力,反而会增大缸筒内液体压强,造成密封失效。(2)针对普通钢质弹簧仅适用于低行程阻尼器的局限性,提出了利用具有超弹性特性的形状记忆合金弹簧来补偿单出杆阻尼器的体积差,并研究了形状记忆合金补偿弹簧的设计方法。仿真结果表明,形状记忆合金弹簧能很好的满足单出杆磁流变阻尼器的体积补偿要求。(3)通过对磁流变阻尼器的低频恒幅往复加载实验,研究了磁流变阻尼器连续工作后的性能稳定性。结果表明,温度是磁流变阻尼器性能稳定性的关键因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 磁流变液的应用
• 1.3 磁流变阻尼器简介
• 1.3.1 磁流变阻尼器的工作模式
• 1.3.2 单出杆磁流变阻尼器的结构及研究进展
• 1.4 磁流变阻尼器的力学性能
• 1.5 形状记忆合金简介
• 1.5.1 形状记忆合金的研究进展
• 1.5.2 形状记忆合金的应用
• 1.6 MR 阻尼器的性能稳定性
• 1.7 本课题主要研究的内容
• 第2章 单出杆磁流变阻尼器设计与试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 单出杆阻尼器阻尼力计算公式推导
• 2.2.1 工作活塞受力分析
• 2.2.2 磁流变液压缩量的确定
• 2.2.3 浮动活塞受力分析
• 2.3 试验验证
• 2.3.1 实验设备
• 2.3.2 动力性能测试方法及实验工况
• 2.3.3 试验结果
• 2.4 补偿刚度对单出杆阻尼器阻尼力的影响
• 2.4.1 理论分析
• 2.4.2 实验验证
• 2.5 单出杆阻尼器动态性能测试
• 2.5.1 动力特性测试设备及实验工况
• 2.5.2 动力特性测试试验结果及其分析
• 2.6 单出杆阻尼器补偿弹簧的设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 形状记忆合金弹簧的设计
• 3.1 引言
• 3.2 形状记忆合金的特性与本构关系
• 3.2.1 形状记忆合金的基本功能特性
• 3.2.2 形状记忆效应的微观机理
• 3.2.3 SMA 本构模型
• 3.3 SMA 弹簧的设计
• 3.4 采用SMA 弹簧补偿的单出杆MR 阻尼器性能仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 磁流变阻尼器性能稳定性研究
• 4.1 前言
• 4.2 循环加载试验
• 4.2.1 试验试件及设备
• 4.2.2 试验工况
• 4.2.3 试验记录
• 4.3 试验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢