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《磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第3期华中科技大学学报(城市科学版)Vol.23No.32006年9月J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)Sep.2006磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法11瞿伟廉樊友川(1.武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉430070)摘要:对磁流变液阻尼器提出了基于磁路有限元分析的优化设计方法.首先运用HT100G型数字特斯拉计对自行研制的2T-MR阻尼器进行现场磁感应强度实测,获取了不同电流工况下阻尼器内外筒间隙处的磁感应强度实测值.然后,运用专业磁场分析软件对2T-MR阻尼器的工作磁路进行了有限元
2、分析,并将试验结果与仿真结果进行了比较.分析结果表明,有限元方法的计算值与实测值非常接近,验证了仿真方法的可靠性.最后,运用该仿真方法对不同材料,不同结构参数的阻尼器进行了优化设计.关键词:2T-MR阻尼器;磁路仿真;磁感应强度;优化设计中图分类号:TU317文献标识码:A文章编号:1672-7037(2006)03-0001-04磁流变液(MR)智能阻尼器是一种优秀的半辨力为0.1mT,0.001T和0.01T,电流源采用0主动控制装置,具有控制力大,可调范围宽,温度～30V直流电源.适应性强,响应速度快且能耗低等优点.该装置的表12T-MR阻尼器参数最
3、大特点是,利用了磁流变液在磁场作用下能在总长度537mm毫秒级的时间内从牛顿流体转变成具有一定屈服外筒直径146mm工作间隙2mm强度的粘塑性体的智能特性.它只需要很小的能磁芯直径121mm量输入就能调节和产生较大的阻尼力,克服了主磁芯有效长度50mm动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点,适行程±15mm合在土木工程上应用.目前,在所有基于智能材料线圈匝数2×830的适用于土木结构的减振装置中,MR阻尼器是线圈总电阻13.3发展最快和应用前景最广的一种.设计合理的最大输出力20kN可调动力范围10MR阻尼器,减小阻尼器体积,提高阻尼器的可调范围,是充
4、分发挥磁流变液智能特性所要解决的阻尼器在现场实测时不灌入MR液体.试验[1]关键问题.对两种磁路进行测量,第一种为单独磁芯磁路,另对于磁路设计的问题,国内外许多学者运用一种为简单装配外筒磁路.工作电流在0.2～2A有限元分析软件进行了阻尼器的仿真分析,但是之间以0.2A的增幅变化.测试点选取两边单磁大多数研究仅限于探讨MR阻尼器的最佳工作点极沿圆周方向的4个点.点与点之间相隔90度(表[2～4]即电流与磁路饱和的关系,很少有关于磁路2).系统截面对磁路系统效率的影响的研究.由于磁芯产生的磁场对外筒的作用,导致内筒与外筒会相互吸引而使测量值产生较大误差.1M
5、R阻尼器的有限元分析为此,在内外筒间隙处打上同样厚度的木桩避免内外筒之间的相互错动,并取4个点的均值作为1.1MR阻尼器的磁场实测该间隙处的磁感应强度.针对自行研制开发的三段式2T-MR阻尼器1.2MR阻尼器的磁路有限元分析进行磁感应强度现场实测(表1).实测所用数字特得到阻尼器磁路物理模型的试验数据后,运斯拉计的可调量程为0～200mT～2T～10T,分用有限元分析软件将其物理模型进行简化,建立收稿日期:2006-03-30.作者简介:瞿伟廉(1946-),男,教授;武汉,武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室(430070).基金项目:国家自然
6、科学基金国际合作重大项目(2005国科全外资助字第50520130296号)·2·华中科技大学学报(城市科学版)2006年有限元模型,采用二维电磁场有限元分析软件进截面旋转得到,而且阻尼器磁路关于R轴对称,故[5～7]行磁路仿真.考虑到阻尼器物理模型由其RZ取阻尼器磁路的1/4结构进行建模(图1).表2试验结果与仿真结果电流(A)A(T)B(T)C(T)D(T)平均值(T)仿真结果(T)相对误差/%0.20.0350.0540.0550.0350.044750.03765-15.8570.40.0630.0940.0970.0650.079750.0755
7、7-5.2350.60.0920.1340.1410.0960.115750.11401-1.5020.80.1210.1740.1870.130.1530.15293-0.047710.1530.2210.2350.1590.1920.19194-0.03331.20.1730.2530.2680.1840.21950.230845.1651.40.2050.3030.3190.2180.261250.26963.1981.60.230.3360.3690.2410.2940.308174.8191.80.2630.380.4120.2750.33250
8、.346354.16520.2910.420.4570.3130.
