磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.04.011

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (4): 510-515.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.04.011

磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

刘辉，周晗，高普，项昌乐

(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)

收稿日期:2017-04-29 修回日期:2017-04-29 出版日期:2019-04-15 发布日期:2019-04-26
通讯作者: 刘辉
作者简介:刘辉(1975-)，女，吉林长春人，北京理工大学教授，博士生导师；项昌乐(1963-)，男，安徽六安人，北京理工大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51775040).

Design and Dynamic Simulation of Magneto-Rheological Elastomer Torsional Dynamic Vibration Absorber

LIU Hui， ZHOU Han， GAO Pu， XIANG Chang-le

School of Mechanical Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China.

Received:2017-04-29 Revised:2017-04-29 Online:2019-04-15 Published:2019-04-26
Contact: LIU Hui
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 研制了一种以磁流变弹性体为核心智能控制元件的半主动扭转动力吸振器，基于扭转方向上的动力吸振器消振原理，设计了扭转动力吸振器的基本结构.对吸振器进行磁路仿真分析，保证强闭合磁场能够有效控制磁流变弹性体刚度;利用有限元软件进行吸振器动力学仿真，保证了吸振器固有频率对外界激励频率的有效跟随，以实现吸振效果.将吸振器安装在传动系统对应位置，进行传动系统振动响应仿真分析，结果表明动力吸振器能够有效削减传动系统的瞬态波动转矩.提出的磁流变弹性体半主动扭转动力吸振器为旋转机械系统减振应用提供了一种新的思路.

关键词: 磁流变弹性体, 半主动, 动力吸振器, 变刚度, 减振

Abstract: A semi-active torsional dynamic vibration absorber(DVA) with a magneto-rheological elastomer(MRE) as the core intelligent control element was developed. Based on the principle of DVA in torsional direction， the structure of the DVA was designed. The magnetic circuit simulation analysis of the absorber was carried out to ensure a strong closed magnetic field， which can effectively control the stiffness of MRE. The dynamics simulations of the DVA were carried out with the finite element software，which ensures that the natural frequency of the DVA can effectively follow the external excitation frequency to achieve the vibration absorption effect. The vibration absorber was installed on the corresponding position of the transmission system， and the simulation analysis of the system vibration response shows that the DVA can effectively reduce the transient fluctuation torque of the transmission system. The as-proposed MRE semi-active DVA provides a new idea for vibration reduction of rotating mechanical systems.

Key words: magneto-rheological elastomer(MRE), semi-active, dynamic vibration absorber(DVA), variable stiffness, vibration reduction

中图分类号:

U463.213

刘辉，周晗，高普，项昌乐. 磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(4): 510-515.

LIU Hui， ZHOU Han， GAO Pu， XIANG Chang-le. Design and Dynamic Simulation of Magneto-Rheological Elastomer Torsional Dynamic Vibration Absorber[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2019, 40(4): 510-515.

参考文献

[1]Seto K.Dynamic vibration absorber and its applications［M］.Tokyo:CORONA Publishing Co.Ltd.，2010.
[2]Gao P，Xiang C，Liu H，et al.Reducing variable frequency vibrations in a powertrain system with an adaptive tuned vibration absorber group［J］.Journal of Sound and Vibration，2018，425:82-101.
[3]Walsh P L，Lamancusa J S.A variable stiffness vibration absorber for minimization of transient vibrations［J］.Journal of Sound and Vibration，1992，158(2):195-211.
[4]高强，房祥波，赵艳青，等.变质量动力吸振器及其减振性能［J］.长安大学学报(自然科学版)，2013，33(5):109-112.(Gao Qiang，Fang Xiang-bo，Zhao Yan-qing，et al.Variable mass dynamic vibration absorber and its performance of vibration reduction［J］.Journal of Chang’an University(Natural Science Edition)，2013，33(5):109-112.)
[5]Williams K，Chiu G，Bernhard R.Adaptive-passive absorbers using shape-memory alloys［J］.Journal of Sound and Vibration，2002，249(5):835-848.
[6]Xu Z B，Gong X L，Chen X M.Development of a mechanical semi-active vibration absorber［J］.Advances in Vibration Engineering，2011，10(3):229-238.
[7]徐振邦.自调谐吸振技术研究［D］.合肥:中国科学技术大学，2010.(Xu Zhen-bang.Study on adaptive tuned vibration absorbing technology［D］.Hefei:University of Science and Technology of China，2010.)
[8]Xiang C L，Gao P，Liu H，et al.Experimental and theoretical study of temperature-dependent variable stiffness of magnetorheological elastomers［J］.International Journal of Materials Research，2018，109(2):113-128.
[9]Shiga T，Okada A，Kurauchi T.Magnetoviscoelastic behavior of composite gels［J］.Journal of Applied Polymer Science，1995，58(4):787-792.
[10]Chertovich A V，Stepanov G V，Kramarenko E Y，et al.New composite elastomers with giant magnetic response［J］.Macromolecular Materials and Engineering，2010，295(4):336-341.
[11]Xin F L，Bai X X，Qian L J.Principle，modeling，and control of a magnetorheological elastomer dynamic vibration absorber for powertrain mount systems of automobiles［J］.Journal of Intelligent Material Systems and Structures，2017，28(16):2239-2254.
[12]Hoang N，Zhang N，Du H.A dynamic absorber with a soft magnetorheological elastomer for powertrain vibration suppression［J］.Smart Materials and Structures，2009，18(7):074009.
[13]Hoang N，Zhang N，Li W H，et al.Development of a torsional dynamic absorber using a magnetorheological elastomer for vibration reduction of a powertrain test rig［J］.Journal of Intelligent Material Systems & Structures，2013，24(16):2036-2044.
[14]卢坤，刘翎，杨志荣，等.基于磁流变弹性体的推进轴系半主动式吸振器研究［J］.振动与冲击，2017(15):36-42.(Lu Kun，Liu Ling，Yang Zhi-rong，et al.Semi-active dynamic absorber of a ship propulsion shafting based on MREs［J］.Journal of Vibration and Shock，2017(15):36-42.)
[15]Gao P，Xiang C L，Liu H，et al.Vibration reduction performance parameters matching for adaptive tunable vibration absorber［J］.Journal of Intelligent Material Systems and Structures，2019，30(2):198-212.
[16]Zhou H，Liu H，Gao P，et al.Optimization design and performance analysis of vehicle powertrain mounting system［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2018，31:1-13.
[17]高普，吴云豪.制动压力对盘式制动器高频制动尖叫的影响［J］.东北大学学报(自然科学版)，2017，38(9):1303-1308.(Gao Pu，Wu Yun-hao.Effect of brake pressure on high frequency braking squeal of disc brakes［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2017，38(9):1303-1308.)

磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

Design and Dynamic Simulation of Magneto-Rheological Elastomer Torsional Dynamic Vibration Absorber

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘钺，孙伟，黎明. 基于分步耦合的压电分流薄板动力学建模与分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1255-1262.
[2]	高幸，王维玉，贾金青. 型钢框架-锚索-岩土体耦合蠕变行为[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(12): 1792-1799.
[3]	李凡杰，李小彭，沃旭，闻邦椿. 混联汽车悬架系统减振性能分析与优化[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(8): 1098-1104.
[4]	李小彭，李凡杰，杨舲雪，刘晓龙. 车辆悬架系统的优化设计与动力学特性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1097-1102.
[5]	高峰，孙伟，高俊男. 基于有限元法的硬涂层-整体叶盘振动特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(5): 688-693.
[6]	高峰，孙伟，倪陈兵. 大小叶盘-硬涂层阻尼结构的解析建模和振动分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 244-250.
[7]	李小彭，李凡杰，曹洲，杨舲雪. 含惯容器的两级汽车悬架振动性能[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(10): 1448-1453.
[8]	高峰，孙伟. 失谐整体叶盘的硬涂层减振研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(6): 856-861.
[9]	李朝峰，佘厚鑫，李超，闻邦椿. 弹支阀片双筒液压减振器的阻尼特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(10): 1480-1485.
[10]	项超群，张颖，郭少飞，郝丽娜. 新型变刚度软体手臂的设计及控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(1): 93-97.
[11]	房立金，周生啟，王颜. 一种新型变刚度关节结构设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(12): 1748-1753.
[12]	秦也辰，董明明，赵丰，顾亮. 基于路面识别的车辆半主动悬架控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(8): 1138-1143.
[13]	刘子良，赵倩，王重阳，闻邦椿. 简谐激励下磁流变弹性体支撑悬臂梁碰撞特性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(11): 1650-1654.
[14]	石文博，缪林昌，王正兴，骆俊晖. 轨道参数对无砟轨道振动特性的影响分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(7): 1056-1060.
[15]	孙伟，贾师，刘营. 硬涂层悬臂梁减振机理分析模型的建立[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(5): 695-698.