本文關(guān)鍵詞：基于螺旋流動模式的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器研究

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【摘要】：磁流變液是一種智能材料,可以在磁場作用下實(shí)現(xiàn)快速的(毫秒)、可逆的固液轉(zhuǎn)化。磁流變阻尼器是以磁流變液為工作介質(zhì)的磁流變阻尼設(shè)備,由于這種設(shè)備具有響應(yīng)時(shí)間快、可控制的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。根據(jù)工作方式,磁流變阻尼器分為基于直線運(yùn)動的直線式阻尼器和基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)式阻尼器。相比于工作在流動模式或流動剪切混合模式下的直線式阻尼器而言,雖然旋轉(zhuǎn)式阻尼器具有空間占比小,工作距離不受限制等優(yōu)點(diǎn),但現(xiàn)有研究中的旋轉(zhuǎn)式阻尼器主要采用剪切工作模式,產(chǎn)生的阻尼力矩和力矩密度較小,無法應(yīng)用于大扭矩場合。為提高旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的輸出扭矩,增大轉(zhuǎn)矩密度,改善其性能,本文提出了一種新型工作模式—螺旋流動模式�；诖四Ｊ�,采用基于Herschel-Bulkley模型的非線性流體修正模型和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論對旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步分析其性能,加工并試制了樣機(jī),基于不同的激勵(lì)條件進(jìn)行了試驗(yàn)分析。針對于旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的模型,并驗(yàn)證了有效性。本文的具體工作主要有以下幾個(gè)方面:(1)在分析現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)和工作模式的基礎(chǔ)上,提出了一種基于螺旋流動模式的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器設(shè)計(jì)方案。采用基于Herschel-Bulkley模型的非線性流體修正模型的阻尼力矩計(jì)算方法,以最大阻尼力矩和可調(diào)范圍為優(yōu)化目標(biāo),通過遺傳算法對磁流變阻尼器進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),并確定了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的尺寸。(2)根據(jù)優(yōu)化選取的結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁流變阻尼器進(jìn)行加工裝配,并采用不同激勵(lì)對阻尼器進(jìn)行了動態(tài)性能測試。轉(zhuǎn)矩測試考慮阻尼器的單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)和正弦運(yùn)動兩種工況,測試了轉(zhuǎn)矩與速度、電流之間的關(guān)系,并分析了阻尼器耗能、轉(zhuǎn)矩密度等阻尼器的參數(shù)。進(jìn)行溫升試驗(yàn),測試阻尼器在某一工況下,一段時(shí)間內(nèi)的溫度變化,并分析了溫度上升時(shí)阻尼器轉(zhuǎn)矩的變化情況。最后測試了阻尼器的響應(yīng)時(shí)間的,測試阻尼器在給定電流激勵(lì)時(shí)阻尼器轉(zhuǎn)的響應(yīng)時(shí)間。(3)分別采用Bingham模型、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)和多項(xiàng)式模型三種方法建立了旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的模型,并對各自的模型進(jìn)行了驗(yàn)證和預(yù)測,最后對比總結(jié)了三種模型的優(yōu)缺點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器 螺旋流動模式 動態(tài)性能測試 多項(xiàng)式模型
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB535
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景和研究目的9
• 1.2 磁流變液的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 磁流變液的概述9-10
• 1.2.2 磁流變液的工作模式10-11
• 1.2.3 磁流變液的應(yīng)用11-13
• 1.3 直線式磁流變阻尼器研究現(xiàn)狀13
• 1.4 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4.1 連續(xù)旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器的研究13-15
• 1.4.2 旋轉(zhuǎn)角度受限制的磁流變阻尼器的研究15-16
• 1.5 磁流變阻尼器的建模研究16-17
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 1.7 本章小節(jié)18-19
• 2 基于螺旋流動模式的磁流變阻尼器的優(yōu)化設(shè)計(jì)19-45
• 2.1 引言19
• 2.2 磁流變阻尼器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-24
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 材料選用20-22
• 2.2.3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.4 部分結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核23-24
• 2.3 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的磁場分析24-28
• 2.3.1 磁場的理論分析24-26
• 2.3.2 磁場有限元仿真26-28
• 2.4 磁流變阻尼器的力矩計(jì)算28-36
• 2.4.1 磁流變液的本構(gòu)模型28-29
• 2.4.2 螺旋流動模式29-31
• 2.4.3 最大阻尼力矩和可調(diào)范圍31-36
• 2.5 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的多目標(biāo)優(yōu)化36-38
• 2.5.1 優(yōu)化變量36-37
• 2.5.2 約束條件37
• 2.5.3 目標(biāo)函數(shù)37
• 2.5.4 優(yōu)化流程37-38
• 2.6 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的理論仿真結(jié)果分析38-43
• 2.6.1 單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動38-40
• 2.6.2 正弦運(yùn)動40-43
• 2.7 本章小結(jié)43-45
• 3 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的性能試驗(yàn)研究45-67
• 3.1 引言45
• 3.2 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的加工裝配45-46
• 3.3 單向旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究46-50
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-48
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)方法48
• 3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果48-50
• 3.4 正弦試驗(yàn)研究50-56
• 3.4.1 試驗(yàn)設(shè)備50
• 3.4.2 試驗(yàn)方法50-51
• 3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果51-56
• 3.5 溫度測試56-62
• 3.5.1 測試設(shè)備和測試方法57-58
• 3.5.2 結(jié)果分析58-62
• 3.6 響應(yīng)時(shí)間測試62-65
• 3.6.1 測試設(shè)備與測試方法62-63
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-65
• 3.7 本章小結(jié)65-67
• 4 旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器建模67-79
• 4.1 引言67
• 4.2 Bingham模型67-70
• 4.2.1 模型建立67-68
• 4.2.2 模型驗(yàn)證68-70
• 4.3 ANFIS建模70-73
• 4.3.1 模型建立70-71
• 4.3.2 模型驗(yàn)證71-73
• 4.4 多項(xiàng)式建模73-78
• 4.4.1 模型建立74-76
• 4.4.2 模型分析76-78
• 4.5 模型分析78
• 4.6 本章小結(jié)78-79
• 5 總結(jié)與展望79-81
• 5.1 全文總結(jié)79-80
• 5.2 展望80-81
• 致謝81-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 附錄89
• A．作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄89
• B．作者在攻讀碩士學(xué)位期間申報(bào)專利目錄89
• C．作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目89

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