磁流变体的力学特性磁流变体,也称MR,是由在磁场中可极化的极性粒子,载体液和稳定剂三部分组成。当作用一个磁场时,就形成了粒子链,流体变成半固体并表现出粘塑性能,在剪切力存在的条件下,粒子链的形成与断裂之间的平衡取决于磁流变体在磁场中的屈服强度[4]。未加磁场和加有磁场的磁流变体机理如图所示:21013
在无磁场作用时,磁流变体为牛顿流体,当有磁场作用时,磁流变体在几毫秒内变为粘塑性体。产生流变效应后的磁流变体在外力作用下可分为三个阶段,即屈服前区,屈服区和屈服后区[5]。
2. 2磁流变阻尼器的力学模型论文网
2. 2. 1静力学模型
MRF (磁流变体)在MRFD(磁流变阻尼器)内的运动,一般均可近似的等同于无限大平行平板间的几种不同运动形式。根据流体的受力状态和流动特点的不同,磁流变阻尼器主要分为剪切式,阀式,剪切阀式和挤压流动式[6]。
2. 2. 2动力学模型
采用磁流变阻尼器进行结构的半主动控制时,建立较为精确的磁流变阻尼器动力学模型是设计控制策略和获得良好控制效果的关键因素之一,也是阻尼器模型的输出和控制仿真分析具有较高可信度的有力保障[7]。但是流变后的磁流变体的动态本构关系很复杂,其动态阻尼力呈现强非线性,很难用流变力学理论分析,因此有必要建立基于试验结果的磁流变阻尼器的数学模型。
到目前为止,国内外学者在充分考虑磁流变体屈服过程不同阶段的特点和磁流变阻尼器结构特点的基础上,建立了一些磁流变阻尼器的动力学模型,大致可以分为两类:参数化模型和非参数化模型。非参数化模型在结构上十分复杂,因而国内外学者对参数化模型的研究比较多,参数化模型主要有宾汉姆(Bingham)粘塑性模型,修正的宾汉姆粘塑性模型,非线性双粘性模型,非线性滞回模型,粘弹塑性模型,修正的Dahl模型,Bouc-Wen模型,修正的Bouc-Wen模型[8]等。
2.3磁流变液阻尼器的应用实例
在车轮减震中的应用 在黄埔大桥拉锁减震中应用
在大型工程中的应用
2.4梁的弯曲振动
将未变形时梁的轴线,即各截面形心连成的直线取作x轴。设梁具有对称平面,将对称面内与x轴垂直的方向取作y轴,梁在对称面内作弯曲振动时,梁的轴线只有横向位移y(x,t)。在以下讨论中不考虑剪切变形和截面绕中性轴转动对弯曲振动的影响,梁的这种模型称作欧拉—伯努利梁。设梁的长度为l,材料密度和弹性模量为ρ和E,截面积和截面二次矩为S(x)和I(x),ρt(x)=ρS(x)为单位长度质量,EI(x)为梁的抗弯刚度。作用在梁上的分布载荷为f(x,t)。厚度为dx的微元体的受力状况如图,其中FS和M分别表示剪力和弯矩,箭头指向为正方向。利用达朗伯原理列出微元体沿y方向的动力学方程
梁的弯曲振动
(1)
不考虑剪切变形和截面转动的影响时,微元体满足力矩平衡条件,已右截面上任意点为矩心列出
(2)
略去高阶小量,从上式导入
(3)
根据材料力学的分析,弯矩与挠度的关系为
(4)
将(3)(4)带入式(1),得到梁的弯曲振动方程
2.5控制系统分类
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