基於增量本構關係的磁流變減振器動力學模型研究

《基於增量本構關係的磁流變減振器動力學模型研究》是依託江蘇師範大學，由馬然擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於增量本構關係的磁流變減振器動力學模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬然
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

磁流變減振器是性能優良的智慧型減振裝置，可廣泛用於重載提速車輛的半主動懸架系統。針對磁流變減振器非線性滯回特性導致阻尼力難以預測和控制的關鍵科學問題，以構建磁流變減振器滯回模型為目標，利用磁流變液的磁-流-變效應，開展基於增量本構關係的磁流變減振器動力學模型研究。首先，研究表征磁流變液力學行為的基本原理和方法，通過分析屈服前的粘彈性和屈服後的粘塑性流變特性，探索磁流變液本構模型和數值解法，提出用應力-應變“增量”方程表征磁流變液的粘塑性本構關係；其次，分析滯回曲線的特徵，揭示磁流變減振器勵磁電流、運動狀態與滯迴環節之間的聯繫，結合磁流變液本構模型，研究磁流變減振器建模方法，建立其非線性滯回模型；最後，試驗研究磁流變減振器的滯回、屈服和磁飽和等非線性特性，修正模型滯迴環節，並進行參數辨識。研究結果有望為磁流變減振器的設計與建模提供新思路，為重載提速車輛半主動懸架控制系統的研究提供新方法。

結題摘要

首先，針對磁流變液剪下稀化與稠化現象，通過零磁場強度下的旋轉變剪下測試，得到不同溫度下磁流變液粘度和剪下應力隨剪下速率的變化規律，計算出屈服應力點，得到磁流變液屈服前和屈服後的粘彈性本構模型。其次，構建磁流變液高溫高頻狀態下的穩定性實驗模型，通過振盪振幅掃描、頻率掃描和旋轉變剪下溫度掃描測試，分析了磁流變液的溫度穩定性和結構穩定性，得到了不同溫度下的磁流變液的粘彈性區間。研究結果表明，當頻率不變時，磁流變液彈性模量和黏性模量隨著溫度上升而逐漸減小；在1-100HZ頻率範圍內磁流變液的彈性模量始終大於黏性模量，表現為膠體狀態，結構較為穩定；磁流變液在低剪下速率且室溫範圍內溫度穩定性較好，在經過溫度循環後磁流變液的流變性能未發生顯著變化。最後，基於流體動力學理論對流經阻尼通道的磁流變液進行了動力學分析，研究了阻尼通道內磁流變液的流動特性，建立阻尼力數學模型，對自行研製的磁流變阻尼器進行了外特性試驗，研究磁流變阻尼器活塞速度和勵磁電流對其力學特性的影響，建立了阻尼力簡化模型並對其進行了精度驗證。