文献综述-磁流变减振器基于Matlab的仿真分析.doc

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1、磁流变减振器基于Matlab的仿真分析潘鹏山摘要：基于磁流变减振器在汽车悬架减振系统半主动控制屮的广泛应用，根据磁流变液的特点和磁流变减振器阻尼力与结构参数的关系，设计了新型的磁流变减振器，并对影响磁流变减振器性能的参数进行了仿真。仿真表明，该磁流变减振器设计计算是一种能优化阻尼力的有效算法。关键词：磁流变减振器；半主动控制；磁流变液1・1减振器的阻尼力计算模型本文选用剪切阀式磁流变阻尼器工作模式进行结构设计，在结构设计前，必须明确该工作模式磁流变液的流变方程，继而推导出磁流变阻尼力的计算模型，这是结构设计过程屮的依据所在。基于剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼通道的宽度远大于其阻尼间隙，因

2、而可简化成磁流变液在两相对运动平板之间的运动。为了简化分析，工作于剪切阀式的磁流变阻尼力可以看成是在阀式工作模式下的阻尼力和剪切工作模式下阻尼力的叠加。在外加磁场作用下，磁流变液表现Bingham流体，其磁流变液在平板的流动和速度分布如图1.1所示，其本构关系可用下列方程描述：t-jsgn/、Ty>/T>Tr

3、3)dudu、——+v——dxdy丿式中U、'V分别是磁流变濒在X、y方向上的流动速度；浓是磁流变被在X方向的压力梯度，为了简化将压力梯度是为审向线性变化诸二晋，1是阻尼通道的长度;Ap是阻尼通道两端的压力差；Q是磁流变液的密度；t是吋间变量；由于流动速度低,可不计惯性效应，

4、=0；令沿X的剪切应加严，由于磁流变流动的连续性，沿X方向的速度不变即害詈鞘“则方程（1.3）简化为:(1-4)dr_Apdy_T对其积分可得：T=^Ly+D}（1.5）/D是待定的积分常数。由公式（1.4）可知，磁流变液受到的剪切应力沿平板间隙是按线性分布的，靠近平板的磁流变液受到的剪切力最大，而屮间对称面上

5、的磁流变液受到的剪切应力最小,根据极板两端压差产牛的剪切应力与极板附近磁流变液的临界剪切屈服应力比较，n前者小于后者磁流变液静止不动；当前者大于后者将产生如图1.1所示的流体状态，即靠近平板处得磁流变液流动；而屮间对称区间的磁流变液不流动。可将此时的磁流变液的流动分为屈服流动，刚性流动，屈服流动三个区域。区域①：屈服流动OSyS”剪切应变率—>0,dy由公式（1.1）可得:(1.6)=0求解微分方程(1.7)(1-8)(1.9)将公式(1-6)代入公式(1.5)中,并注意u(0)如下:同理可得:(1.10)区域②：刚性流动)"y5”，剪切应变率—=0,dy区域③：屈服流动)s

6、i,剪切应变率色<0dydu(1.11)W=J2=0,求解微分方程得:将公式(1.11)代入公式(1.5),已知u(h)二0,—dy(1.12)u(y)(1.13)由公式和(1.8)公式(1.13)相减可得刚性流动区得厚度/为(1.14)由于存在u(yj=沦由公式(1・9)和公式(1.13)可得(1.15)(1.16)由公式(L14)和公式(L16)可得:hLjhLj=；y9=—J•12Ap-2Ap流经平板间隙的磁流变液的体积流量Q可有下列得到：f加(y)dy=片门心)u(y)dyu(y)dy(1.17)Q=伽代入化简可得(1.18)Q_(△/〃?一■上尸(A/?/?+rvL)~bV

7、lAp1Lr)经进一步化简可得压差近似公式：(1.19)bh3h(1.20)考虑到阻尼器的实际阻尼通道为环形通道，流动模式下的阻尼力可以表示为:(1.21)dudy式屮州为活塞受压的有效面积。在移动平板的影响下，磁流变液发生屈服流动，剪切模式下磁流变液的速度分布如图1.2所示。剪切应变率—<0,则由公式(1.1),剪切应力可表示为:dy_loh图1.2剪切模式下磁流变液的速度分布(1.22)剪切模式下的阻尼力:尺=2bLr=_r^v（）_2bLj（1.23）h混合工作模式的阻尼力可视为流动模式、剪切模式两种工作模式下的阻尼力的叠加。即F二F、+F2,由于符号的正负只反映活塞运动的方向

8、，因此，整理丄式得:bh3I2Lbq+2bLty(1.24)式屮参数c变化范围2-3,本文c=2,因此剪切阀式磁流变阻尼器阻尼力为:24心;bld21/97/h+2bLTy(1.25)方二兀(D2+D4)_2公式可以改为:(1.26)F=®+Fr=Cev°+F「24心；W?32Lbn5心c』（）(1.27)卩®+2bLh(1.28)式屮粘滞阻尼力系数心绊竿+叩;库伦阻尼力弋」空+2庞］qsgne°）；bhhhMB片）为磁流变阻尼器活塞运动速度；sgn为符号