磁流变液阻尼器分阶段建模与流道参数敏感性分析

摘要

作为电流调节阻尼参数的器件,磁流变液阻尼器在车辆悬架减振和航空振动隔离等领域具有广泛的应用前景。针对磁流变液阻尼器非牛顿流体建模,其存在不能预测阻尼器速度特性中存在滞回效应的问题,以及目前缺乏流道参数对阻尼器调节范围影响的研究。分析了环形流道混合工作模式下磁流变液的链化特征,采用了颗粒链化模型推导了预屈服阶段下的理论阻尼力表达式;利用Newton流体模型与Herschel-Bulkley模型分别描述无磁化区域与磁化区域磁流变液的本构关系,推导理论阻尼力表达式,在应用有限元方法对磁路仿真分析的基础上,建立了基于流道加权平均磁场叠加集成模型。根据研究的结果,设计并制作了磁流变液阻尼器,使用MTS试验机验证了预屈服阶段的颗粒链化模型与屈服阶段的准静态模型的有效性;利用预屈服链化模型与叠加集成模型分析了线圈匝数、活塞速度、阻尼流道间隙、阻尼流道长度等参数对磁流变液阻尼器调节范围的影响。研究表明,预屈服阶段的颗粒链条模型能够有效地预测速度特性的滞回效应,屈服阶段的叠加集成模型能够有效地预测其示功特性,线圈匝数与阻尼流道长度相对其他参数影响对阻尼器调节范围影响更为显著,为同类型设计提供有效参考。