磁流变阻尼器示功特性畸变机理及物理解耦型新器件基础研究

The completed high quality Magnetorheological(MR) damper is the insurance of good semi-active control on controllable damping, not only the force scale and quick response, the smooth and full indicator diagram is also the important characteristics of MR damper. Aimed at the MR damper distortions which mostly occur in high current, large stroke and high frequency, and based on the experimental research of damping gap block effect and compressibility of MR fluid, this program investigates the reasons for distortion happening and explores the solutions, and the new-type physically decoupled volume compensation scheme is proposed..Based on the new device with damping and stiffness decoupled compensation, the optimizations are carried out on the damping gap and electromagnetic load under the coupling of structural and magnetic design; Combining the results of parametric modeling and rheological modeling, the unified parameters fusion unsteady flow modeling is developed, the chaining dynamics with response simulation is proposed, and, the experimental validation is carried out under the pure damping mode of proposed MR damper; under different charging pressure, the MR damper is tested to obtain the controllable damping and nonlinear stiffness characteristics; Lastly, the dual functions design of locking valve with locking and degassing is realized to explore the application prospect of locking behavior for weapon platform.

全面高性能磁流变阻尼器是获得可控阻尼半主动控制良好效果的保证，除可控阻尼大小、快速响应等能力特性外，饱满圆润的示功特性也是磁流变阻尼器的重要特性之一。.本项目针对大激励电流、大行程、大激振频率条件下多发的磁流变阻尼器示功特性畸变，在阻尼通道阻塞效应、磁流变液可压缩性研究和工艺优化的基础上，深入探讨示功畸变的产生原因并据此提出新型解耦补偿原理。.基于阻尼、刚度物理解耦补偿新器件，开展结构和磁学耦合条件下的阻尼间隙优化和面向动态响应特性的电磁负载优化研究；综合参数化模型与流变学建模成果，开展参数融合非稳态一体化建模，研究磁流变液成链动力学及动态响应微观模型，在纯阻尼特性下开展试验验证研究；在不同充气条件下，开展可控阻尼和非线性刚度特性综合试验测试，为可调车高、可控车姿等应用奠定基础；实现锁止阀结构的锁止与排空双重功能设计，探索器件锁止特性对武器平台稳定性控制的应用前景。

磁流变可控阻尼技术是半主动振动控制的重要选择，以其快速可逆的响应特征、简单可靠的机械结构获得了研究人员的青睐。经过多年研究，磁流变液阻尼器性能得到的很大提高，但示功图畸变的问题却在文献报道中广泛存在。同时，阻尼器内部的实际工作状态也没有得到有效揭示。本项目针对现有阻尼器研发中存在的问题，开展器件的补偿机理研究，提出全新的磁流变阻尼器物理解耦补偿方案，做到示功图圆润饱满，实现阻尼器合理的动态范围和快速响应等特征，为推动本领域技术创新做出贡献。. 为此，本项目主要开展了如下研究工作：.基于实际磁流变液阻尼器工作中可能存在的不良灌装条件、磁流变液可压缩性和通道阻塞效应，深入了解阻尼器内部的工作状态，开展腔内压力在线监测研究，将具有重要的研究意义。本项目对磁流变阻尼器开展了改型设计，实现并使用磁流变液阻尼器灌装装置完成了磁流变液的灌装工作；在阻尼器复原腔和补偿腔安装压力传感器，完成了整体结构设计和加工制作；基于研华USB4711A采集卡开发了多路信号同步采集装置，开展了腔内压力在线监测初步试验研究，为开展各类示功特性畸变问题在线分析与监测研究奠定了基础。. 开展了物理解耦型磁流变阻尼器的基础理论研究。开展了新型磁流变阻尼器的流变学研究工作，对磁流变效应进行了微观建模研究，并分析了磁流变液阻尼器动态响应的驱动特性。综合结构特征约束的阻尼器力学行为和磁学特征约束的阻尼器动态响应行为，开展了基于结构和磁学耦合等约束条件下的阻尼间隙多目标优化研究，以及磁流变液成链动力学及其动态响应微观建模和试验验证工作，并将其应用于新型磁流变阻尼器的设计工作。. 开展了新型磁流变阻尼器的设计和加工制作工作，形成了原理样机。基于物理解耦型磁流变液阻尼器，开展了理论与应用基础研究工作。开展了纯阻尼特性下的力学与动态响应试验研究工作，在融合多参数条件下开展了磁流变阻尼器的建模和逆向建模工作，并基于重型商用车驾驶室平台的三自由度振动抑制平台，开展了基于PID控制、模糊控制和仿人智能控制条件下的隔振控制仿真。