基于mr阻尼器的有限元仿真与模型参数识别

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1、武汉理工大学硕士学位论文MR阻尼器的有限元仿真与模型参数识别姓名：闰淼申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：瞿伟廉20070501摘要磁流变(MR)阻尼器是一种优秀的半主动控制装置，具有控制力大，可调范围宽，温度适应性强，响应速度快，能耗低等优点。它只需要很小的能量输入就能调节和产生较大的阻尼力，克服了主动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点，非常适合在土木工程上应用。为了研究阻尼器的几何参数、电流强度等因素与阻尼器流体通道处磁感应强度之间的关系，本文提供了MR阻尼器的磁场有限元分析方法，建立MR阻尼器二维有限元模型，分析了阻尼器几何参数、电流强度的

2、变化对阻尼器流体通道处磁感应强度的影响。通过试验，测量了该阻尼器在未装入流体的情况下流体通道间隙处的磁感应强度大小，并与有限元分析结果进行比较，结果验证了磁场有限元分析的准确性。由于土木工程结构体型巨大，因此研制出适用于土木工程结构控制用的大型MR智能阻尼器，是该装置应用于实际工程的前提。本文运用磁场有限元分析的方法设计了阻尼力为20吨的大吨位磁流变阻尼器，并用仿真的方法对其性能进行了估计。本文还设计了一种固定磁极、最大阻尼力为200kN的新型MR阻尼器。该阻尼器线圈、流体通道位置固定，与传统剪切阀式相比，运行较稳定、密封性能好，在相同的性能指标条件下，体

3、积比Lord公司小、质量也较轻，具有较大的实用价值和广泛的应用前景。为了模拟阻尼器动力性能，并为振动控制仿真分析以及进一步的工程应用奠定基础，本文运用非线性最小二乘法对自制的500kN磁流变阻尼器的动力模型进行了参数识别。对自制的阻尼力为500kN左右的大吨位MR阻尼器进行了准静态试验，测试了阻尼器在不同电流、不同激励作用下，阻尼器的出力情况。根据正弦波激励准静态试验结果，应用非线性阻尼最小二乘法对修正的Bingham模型进行了参数识别。将识别出的参数代入修IEBingham模型，计算出模型理论值并与试验值进行比较，结果表明理论值与试验值能够很好地吻合，验

4、证了该模型参数识别方法的有效性。关键词：MR阻尼器；磁场有限元仿真；阻尼最小二乘法；修正的Bingham模型；参数识别AbstractMagnetorheologicalfluid(MR)damperisatypeofexcellentsemiactivecontroldevicewithlargeoutputforce,longadjustablerange,widetemperatureadaptability,fastresponsespeedandlowpowerconsumption．Overcominghighcost，highpowercon

5、sumptionandstructuralcomplexity,theshortcomingsofactivecontroldevice，MRdampercangeneratelargeforceunderlittlepowerinput，whichisverysuitableforcivilengineeringapplication．Inordertostudytherelationshipbetweenphysicaldimensions，currentintensityandmagneticinductionintensityinthefluidg

6、apofdamper,twodimensionmodelofMRdamperisestablishedbasedonFEMmethod．ThemagneticinductionintensityoffluidgapwasmeasuredwithoutMRfluidinthedamper．ThenicetyofmagneticFEMmethodWasverifiedbycomparingtheresultsofFEMmethodandexperiment．TheintelligentMRdamperwithlargeforceisnecessarytobed

7、evelopedfirstinordertobeappliedinactualstructuralvibrationcontrol，sinceellgl’neefingstructureisoftenhuge．A200kNMRdamperWasdesignedaccordingtomagneticFEMmethod，theperformanceofwhichWasthenestimatedbysimulation．Anewfullscalepole-fixedMRdamperwasdesignedwith200kNmaximaloutputforce．Be

8、causethepositionofcoilandfluidgap