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基于磁场有限元分析的磁流变缓冲器结构设计
侯保林
【期刊名称】《弹道学报》
【年(卷),期】2007(019)003
【摘要】基于磁场有限元分析和Bingham塑性流动模型,对某实验用火炮后坐磁流变缓冲器进行了结构设计.建立了磁流变缓冲器的二维轴对称磁场有限元模型,分析了活塞长度、线圈内直径以及油缸壁厚等参数的变化对间隙中MR流体的磁通密度的影响,确定了一个可以使间隙中MR流体磁通密度达到最大的结构尺寸方案.使用Bingham模型,计算了不同应用电流下磁流变缓冲器的阻尼力-速度关系.进行了火炮后坐动力学计算,计算结果表明,有限元法给出了比解析法更准确的磁场强度解,所设计的磁流变缓冲器满足火炮发射要求.
【总页数】5页(P80-84)
【作者】侯保林
【作者单位】南京理工大学,机械工程学院,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TH113
【相关文献】
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安徽机电职业技术学院毕业论文浅析磁流变阻尼器工作原理系别专业班级姓名学号2013 ～ 2014 学年第一学期目录摘要 (Ⅰ)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (2)1.2磁流变技术的研究与发展 (4)第二章磁流变阻尼器工作原理及结构模式 (7)2.1磁流变阻尼器的工作模式 (7)2.2磁流变阻尼器的基本结构 (7)2.3磁流变减震器的构造及工作原理图 (11)第三章磁流变阻尼器的设计 (13)3.1磁流变阻尼器设计准则 (13)3.2磁流变阻尼器的结构参数的计算 (13)3.3磁流变阻尼器的优化设计 (15)第四章磁流体阻尼器在车辆上的具体应用 (18)4.1磁流变阻尼器在悬架系统中的应用和发展情况 (18)4.2磁流体阻尼器在车辆半主动悬架上的应用 (19)4.3可调磁流体阻尼器的发展 (19)摘要磁流变液（Magnetorheological Fluid简称MRF）是一种智能材料。
在磁场作用下，它能在液态和类固态之间进行快速转化。
同时转化的过程是可控、可逆的。
具有在外加磁场作用下快速可逆地改变流体性能的特点。
磁流变液与过去常用的电流变液相比，具有许多优点: （1）屈服应力更大（2)温度范围宽（3）稳定性好（4）在装置中用量较小，使用装置紧凑、质量更轻（5)安全性高，因而可以广泛应用于航空航天、机械工程、汽车工程、精密加工工程、控制工程等领域。
本文研究了磁流变磁流变液材料的组成、磁流变液效应及其主要特征、磁流变液的主要性能的基础上，在根据阻尼力的要求和机械设计基本理论，确立了磁流变阻尼器的基本结构参数尺寸及主要部件的选用，并以此为基础进行了磁路设计，得出了活塞的磁路结构。
在机械设计基本理论的指导下，计算得出磁流变阻尼器的结构参数尺寸，并应用AutoCAD制图软件，画出了磁流变阻尼器的装配图，分析影响磁流变阻尼器工作性能的主要因素。
本文同时研究了磁流变阻尼器的工作原理，先对磁流变液和磁流变阻尼器的发展及应用趋势及其在汽车悬架控制技术中的应用发展情况进行研究。
浅析磁流变减震器磁流变效应的影响因素摘要磁流变液属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支，是可磁化的固体微颗粒在基液中形成的悬浮液，其流变特性可由外加磁场连续控制，在不加磁场时，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，磁流变液能在1ms内快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为高粘度、低流动性的宾汉塑性固体，具有一定的抗剪屈服应力，且其屈服应力随外界磁场的增加而增加。
汽车磁流变减震器是利用磁流变液的流变特性和机械设计方法相结合而设计开发的减震器。
影响磁流变效应的因素主要有磁场强度、磁饱和强度、温度等。
关键词磁流变液；减震器；磁场；影响因素一、磁流变液减振器原理（一）磁流变液及其效应磁流变液是将微米尺寸的磁激化颗粒分散溶于绝缘基液中形成的特定非胶性悬浮液体。
磁流变液效应是指在未加磁场下，磁流变液表现为牛顿流体特性；在外加磁场的作用下，磁流变表现为宾汉流体的特性。
当磁流变液受到强磁场时，其悬浮颗粒被感应极化，彼此间相互作用形成粒子链，并在极短的时间相互作用，由流体变为具有一定剪切屈服应力的粘塑体。
（二）磁流变液流变特此特性及应用（1）磁流变液具有高粘度、低流动性的特点，其表观粘度發生变化的过程是连续的、无级的，是非线性的。
（2）磁流变效应的响应时间为毫秒级，响应过程是可逆的可控的。
（3）磁流变效应所需的能耗低，可以采用低电压，大电流控制磁场强度的强弱，进而控制磁流变效应。
基于磁流变液表现的各种特点，设计开发流体控制阀、阻尼器等磁流变器件，使它更能够满足汽车半主动悬架的减振控制要求。
二、磁流变效应的影响因素（一）外加磁场的磁场强度在没有外加磁场作用时，磁流变液无屈服应力；在外加磁场作用下，磁流变液具有一定的屈服应力，并且屈服应力随外加磁场的增加而增加，这种现场被认为是磁流变效应的主要标志。
（二）颗粒的磁饱和强度提高磁饱和磁他强度可提高屈服应力。
当悬浮相微粒磁化饱和后，剪切应力随磁场强度的增大变缓。
随悬浮相体积分数的增大，剪切应力虽有较大幅度的增加，但同时会带来零场粘度的增大，屈服应力下降。
汽车磁流变减振器的磁路优化设计及分析古毅【摘要】针对汽车磁流变减震器,利用有限元方法对磁流变减震器进行磁路优化设计和分析,结果认为:磁路设计方法能够合理选择磁路参数,优化后减震器耗能能力达到最大值.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)016【总页数】2页(P51-52)【关键词】磁流变减震器;磁路设计;优化设计【作者】古毅【作者单位】重庆五一高级技工学校,重庆 361000【正文语种】中文【中图分类】U462磁流变材料是一种特殊的智能材料，主要由载液、高磁导率的磁性颗粒和添加剂组成。
其主要特点是：它快速、连续、可逆的响应外加磁场。
汽车磁流变悬架系统就是利用磁流变液体的这种小电流即可产生较大阻尼力的可控特性设计制作，进一步来提高汽车在行驶过程中的安全性和舒适性。
许多学者对该技术理论进行了深入的研究，并在工程领域中得到了广泛的应用。
随着提供电流的增大，磁流变阻尼器的吸能能力相应提高，但这种吸能能力并不是无限提高的。
这是由于磁流变阻尼器的磁路会存在饱和现象，一旦磁路饱和时，即使再增大电流，阻尼器的耗能能力也不会提高。
因此，对于不同的磁流变阻尼器，依据结构特点来优化分析磁饱和特性，从而确定最大输入电流对于磁流变阻尼器的适应性设计具有重要意义。
磁流变阻尼器的阻尼特性直接受制于结构设计是否合理，本文磁饱和分析所采用的是基于传统的活塞结构如图1所示。
通过活塞在缸筒中的运动，使磁流变液受剪切，通过改变磁通大小来改变剪切应力，进而得到阻碍活塞运动方向的一个力。
要获得较大的这种阻尼力，磁流变液需工作在较强的磁场当中，且磁场强度的变化范围要足够大。
因此，磁路的结构设计和计算尤为重要。
这种结构的特点是磁路短，漏磁少，同时由于励磁面积大，有利于热量的耗散，在相同的能耗和体积下，可以获得较大的阻尼。
依据阻尼器的结构特点和工程实际应用要求，对减振器进行磁路设计可以获得整个磁路的总磁阻为：式中，μ——缸筒、活塞材料的磁导率。
磁流变阻尼器是一种基于磁流变效应的智能阻尼器，广泛应用于结构振动控制和车辆悬挂系统中。
ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于磁流变阻尼器的设计和优化中。
基于ANSYS的磁路结构参数研究，可以有效地分析磁流变阻尼器的性能，并为其优化提供依据。
首先，磁路结构参数的研究应该从磁流变阻尼器的基本结构开始。
磁流变阻尼器由电磁线圈、磁芯和阻尼液组成。
其中，磁芯的结构和材料对阻尼器的性能有着至关重要的影响。
因此，在研究中需要对磁芯的结构和材料进行优化设计。
其次，通过ANSYS软件进行模拟分析，可以得到磁流变阻尼器在不同电流和频率下的阻尼特性曲线。
针对这些曲线，可以进一步分析阻尼器的动态响应和稳定性，并对其进行优化。
具体而言，可以通过调整电磁线圈的匝数、线径和电流大小等参数，以及优化磁芯的结构和材料，来改善阻尼器的性能。
最后，研究中还需要考虑磁流变阻尼器的温度效应。
由于磁流变阻尼器在工作过程中会产生热量，因此需要对其进行热分析，并研究温度对阻尼器性能的影响。
在ANSYS中，可以通过热-结构耦合分析来实现对阻尼器的热分析，从而为阻尼器的优化提供更加全面的依据。
综上所述，基于ANSYS的磁路结构参数研究可以有效地提高磁流变阻尼器的性能，并为其在各个领域的应用提供技术支持。
