磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析

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1、振动与冲击第28卷第6期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK磁流变液阻尼器响应时间的试验研究及其动态磁场有限元分析郭鹏飞，关新春，欧进萍，(1．哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090；2．大连理工大学土木T程学院，大连116024)摘要：首先，试验测试了不同速度和电流变化下，大吨位磁流变液阻尼器的响应时间；然后，对激励电流变化时阻尼器的磁场变化进行了有限元模拟，基于阻尼器间隙内磁流变液剪切屈服强度的变化考察了阻尼器的响应时间，并与试验数据做了比较。最后，研究了涡流和阻尼器电磁回路中电流响应时间对阻尼力响应时间的影响。结果表明，可以用有限元模拟得到的间隙内磁流变

2、液的平均有效剪切屈服强度的时程曲线来研究磁流变液阻尼器的响应时间；电磁响应时间是阻尼力响应时间的决定因素，减小阻尼器中的涡流是缩短磁流变液阻尼器响应时间的重要途径；电流下降时涡流对阻尼器磁路的影响要大于电流上升的情况；无论是上升还是下降，电流初值越小，涡流对阻尼器磁路的影响越大，阻尼力响应时间也越长。研究还表明，缩短电流的响应时间，会带来更大的涡流，并不一定能缩短阻尼力的响应时间。关键词：磁流变液阻尼器；涡流；响应时间；有限元；磁场中图分类号：TB123文献标识码：A响应时间是磁流变液阻尼器的重要性能指标，它变化所引起的磁流变液剪切屈服的变化，并根据此变决定了此类阻尼器的应用范围和减

3、振效果。但到目前化来分析磁流变液阻尼器的响应时间。为止，关于磁流变液阻尼器的研究还主要集中在静态1磁流变液阻尼器响应时间试验磁场分析、阻尼力的建模以及控制效果的仿真等几方面¨，对响应时间的测试与分析的文献并不是很多。1．1试验设备吕建刚，陈爱军等’主要对车用磁流变阻尼器的响应试验在哈尔滨工业大学力学与结构实验中心完时间进行了研究，关新春等完成了大吨位土木用磁成，所用设备是最大作动力为2500kN的MTS试流变阻尼器响应时问的实验研究，黄曦等H对响应时验机。问的影响因素进行了理论分析，此外，潘存治等还对阻尼器的主要结构参数如表1所列，测试结果表阻尼器控制系统的响应时问进行了研究。明，此

4、阻尼器在频率为1Hz、振幅为10mlTl时的最大阻已有的响应时间测试结果，也因测试方法或阻尼尼力为270kN左右。器参数不同而有所区别。Koo测试了Lord公司某型表1磁流变液阻尼器主要参数号磁流变液阻尼器，在不同速度和电流下的响应时间，其数值介于7．5ms到85Ins之问；MileckiloJ测试了阀式和剪切式磁流变液阻尼器的响应时间，其结果介于30ins到180Ills之问；而Soda¨制备的磁流变液阻尼器的响应时问却在300ms到400ms之间。1．2试验方法此外，目前仅有小吨位磁流变液阻尼器响应时间试验原理及照片如图1所示。活塞在MTS试验机的测试数据，大吨位阻尼器的相关试验

5、结果还很少，且的带动下，相对于缸体做匀速运动的过程中，工控机同已有的试验结果，也以宏观特征分析为主。利用有限时发出两个电压信号，其中一个发往磁流变液阻尼器元来计算励磁电流变化过程中磁流变液剪切屈服强度的电流驱动器，以激励阻尼力变化；另一个发往MTS试的变化，进而推测阻尼力随时间的变化过程未见报导。验机的控制系统，以记录响应时间开始测试的时刻，即本文将首先测试最大阻尼力为270kN左右的磁输送到电流驱动器中的电压信号变化的时刻。电流驱流变液阻尼器的响应时间。然后，利用有限元软件动器的作用就是把输入进来的电压信号按线性比例转ANSYS，分析响应时间测试过程中阻尼器间隙的磁场化为电流信号后

6、输出，它相当于一个恒流源。响应时基金项目：国家高技术研究发展计划(2006AA03Z103)，国家科技支撑计间测试过程的终点时刻，采用阻尼力变化值达到电流划项目(2006BAJ03B06)，地震行业专项基金项目(200808703)，国家变化前后的两个稳定状态之间的阻尼力变化幅值的重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB714204)63．2％的时刻E’”J。为确保阻尼力变化过程被完整记收稿日期：2008—06—30修改稿收到日期：2008—09—08录，MTS试验机控制系统采用高频采样频率。典型的第一作者郭鹏飞男，博士生，1982年4月生通讯作者关新春男，博士，教授

7、，博士生导师，1973年2月生实测阻尼力变化过程如图2所示。2振动与冲击2009年第28卷(1)无论电流上升还是下降，0．0A一0．8A之间的响应时间，均大于0．4A一1．2A之间的响应时间，尽管二者的幅度都为0．8A。这说明幅度相同的电流变化，电流初值越大，响应时问越短。(2)同一变化电流(电流在0．0A与0．8A之间变化或在0．4A与1．2A之间变化)，电流下降的响应时间要比电流上升时长。(3)即使是电流上升时，阻尼器的响应时间也需图1试验原理及照片要