太阳城集团

  • / 17
  • 下载费用:30 金币  

性能导向的复合阻尼间隙磁流变阻尼单元的优化设计方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510396796.1

申请日:

2015.07.02

公开号:

CN105045986A

公开日:

2015.11.11

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20150702|||公开
IPC分类号: G06F17/50 主分类号: G06F17/50
申请人: 浙江大学
发明人: 朱笑丛; 司晨; 曹剑
地址: 310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
优先权:
专利代理机构: 杭州求是专利事务所有限公司33200 代理人: 邱启旺
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201510396796.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2018.04.10|||2015.12.09|||2015.11.11

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明涉及一种性能导向的复合阻尼间隙磁流变阻尼单元的优化设计方法,包括以下步骤:获取用户对性能的需求以及所需要的数据,确定外部设计参数和待优化内部设计参数,进行无量纲处理并确定具体值或范围,建立阻尼单元的磁场强度等计算模型,建立阻尼单元的性能模型,对特定的阻尼单元长径比建立并运行优化函数,得到相应的优化参数和优化后的性能,最后在给定的长径比范围内,重复上一步骤,绘制出相应的优化参数和优化性能敏感度曲线,根据应用环境等在性能敏感度曲线上灵活确定外部设计参数;该方法对磁流变阻尼单元的性能分析提供了精确、可靠、清晰的无量纲化的参数影响曲线,可实现对磁流变阻尼单元的优化设计。

权利要求书

1.一种性能导向的复合阻尼间隙磁流变阻尼单元的优化设计方法,所述复合
阻尼间隙磁流变阻尼单元包括绕线套筒(1)、阀芯(2)、线圈(3)、连接销(4)、
非导磁垫片(5)、上导磁圆环(6a)、下导磁圆环(6b)、上导磁圆盘(7a)、下
导磁圆盘(7b)、缸体(11)等;阀芯(2)、绕线套筒(1)、线圈(3)、缸体(11)
由内向外依次同轴安装;绕线套筒(1)同轴安装在阀芯(2)外部。上导磁圆
盘(7a)、下导磁圆盘(7b)分别通过连接销(4)安装在阀芯(2)的两端,上
导磁圆盘(7a)与阀芯(2)之间、下导磁圆盘(7b)与阀芯(2)之间均垫有
非导磁垫片(5),形成圆盘形液流通道(9);上导磁圆环(6a)同轴安装在上
导磁圆盘(7a)外部、下导磁圆环(6b)同轴安装在下导磁圆盘(7b)外部,
上导磁圆环(6a)与上导磁圆盘(7a)之间、下导磁圆环(6b)与下导磁圆盘(7b)
之间分别形成圆环形液流通道(8)。线圈(3)绕在绕线套筒(1)上;上导磁
圆盘(7a)末端和下导磁圆盘(7b)末端均设置有螺纹;所述阀芯(2)中心设
置有圆筒形液流通道(10),圆环形液流通道(8)、圆盘形液流通道(9)、圆筒
形液流通道(10)依次连通,形成完整的圆环-圆盘-圆筒形复合阻尼间隙。缸体
(11)的一侧开有引线孔,线圈(3)的导线从所述引线孔引出;缸体(11)内
部设置阶梯孔,阶梯孔与上导磁圆环(6a)形成台阶配合;所述绕线套筒(1),
连接销(4)、非导磁垫片(5)采用非导磁材料,上导磁圆环(6a)、下导磁圆
环(6b)、上导磁圆盘(7a)、下导磁圆盘(7b)、缸体(11)均采用导磁材料;
其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一:获取磁流变液的HMR-τy(磁场强度‐剪切屈服应力)特性、BMR-HMR
(磁感应强度‐磁场强度)特性、磁流变液的粘度系数ηMRF、磁流变液的饱和磁
场强度HMRF,sat、所选用导磁材料的相对磁导率μsteel;所选用导磁材料的饱和磁感
应强度Bsteel,sat、真空磁导率μ0,磁流变阻尼单元的最大工作流量Q及最大激励电
流I;铜丝截面积Aω、铜导线的电阻率ρω;缸体(11)外表面的半径R,用户
所要求的性能需求,包括主动压降需求ΔPAR,τref、被动压降需求ΔPAR,ηref、动态调节
系数需求λref、响应太阳城集团需求Tinref;
步骤二:确定无量纲化的外部尺寸设计参数,包括阻尼单元的长径比
考虑阻尼单元的实用型,设定其范围为0.5~3,其中L为上导磁圆环(6a)上表
面与下导磁圆环(6b)下表面之间的距离;
确定并计算无量纲化的外部电磁设计参数φI和外部流体设计参数φQ,其中,
τy,sat为磁流变液的饱和剪切屈服应力,磁流变液的剪
切屈服应力可由公式得到,c0、c1、c2、c3、c4为
磁流变液的的拟合参数,因此, τ y , s a t = c 0 + c 1 H M R , s a t + c 2 H M R , s a t 2 + c 3 H M R , s a t 3 + c 4 H M R , s a t 4 ; ]]>
步骤三:确定待优化内部设计参数,包括上导磁圆盘(7a)和下导磁圆盘
(7b)的厚度La,阀芯半径Rc,圆环形液流通道宽度ta,圆盘形液流通道的宽
度tr(ta=tr),缸体厚度th;圆筒形液流通道(10)的半径R0,绕线套筒(1)的
筒壁厚度tb1,线圈(3)与缸体(11)的间隙宽度tb2,并将上述待优化内部设计
参数转换成无量纲形式,并设定具体值或范围。
其中,圆环形液流通道的宽度ta与缸体(11)外表面半径R之比φta的范围
约为0.02~0.15;圆盘形液流通道的宽度tr与缸体(11)外表面半径R之比φtr的
范围约为0.02~0.15;阀芯厚度RC与缸体(11)外表面半径R之比的范围φRc约为
0.25~0.7;导磁圆盘厚度La与上导磁圆环(6a)上表面与下导磁圆环(6b)下表
面之间的距离L之比φLa的范围约为0.1~0.4;缸体厚度th与缸体(11)外表面半
径R之比φth的范围约为0.1~0.4;圆筒形液流通道(10)的半径Rs与缸体(11)
外表面半径R之比φRs的范围约为0~0.4,绕线套筒(1)的筒壁厚度tb1与缸体(11)
外表面半径R之比φtb1的范围约为0~0.15,线圈(3)与缸体(11)的间隙宽度
tb2与缸体(11)外表面半径R之比φtb2的范围约为0~0.15;
步骤四:建立圆环阻尼间隙中的磁场强度HMR,a、剪切屈服应力τy,a,圆盘阻
尼间隙中的磁场强度HMR,r、剪切屈服应力τy,r的计算模型,具体如下:
将主磁力线回路按导磁介质和磁通面积形状分段,计算各段的磁通面积,磁力
线长度,根据磁场定律和回路中各段材料的H-B关系获得主磁力线回路磁通量
Φ0,从而获得各段磁感应强度并将磁感应强度与该段导磁介质的饱和
磁感应强度比较,若第j段的磁感应强度大于该段材料的饱和磁感应强度Bj,sat(当
介质为导磁材料时,则Bj,sat=Bsteel,sat,当介质为磁流变液时,则Bj,sat=BMRF,sat),则
计算该段的饱和磁通量Φj=Bj,sat·Sj;其中Sj为第j段的磁通面积。以Φj为基准Φ0,
结合各段的磁通面积,重新计算各段的磁感应强度直到使各段的磁感
应强度Bj满足Bj≤Bj,sat,由各段的磁感应强度即可得到各段的磁场强度,
其中b0、b1、b2、b3、b4为磁流变液的拟合参数;
由此可得到圆环形流道的的磁感应强度圆环形流道的磁场强度
H M R , a = b 0 + b 1 B M R , a + b 2 B M R , a 2 + b 3 B M R , a 3 + b 4 B M R , a 4 , ]]>圆环形流道的磁流变液剪切屈服应力
τ y , a = c 0 + c 1 H M R , a + c 2 H M R , a 2 + c 3 H M R , a 3 + c 4 H M R , a 4 ; ]]>圆盘形流道的的磁感应强度 B M R , r = Φ 0 S M R , r , ]]>
盘形流道的磁场强度 H M R , r = b 0 + b 1 B M R , r + b 2 B M R , r 2 + b 3 B M R , r 3 + b 4 B M R , r 4 , ]]>圆盘形流道的磁流
变液剪切屈服应力 τ y , r = c 0 + c 1 H M R , r + c 2 H M R , r 2 + c 3 H M R , r 3 + c 4 H M R , r 4 ; ]]>SMR,a为圆环形阻尼间隙
处的磁通面积,SMR,r为圆盘形阻尼间隙处的磁通面积;
步骤五,建立性能计算模型,根据无量纲参数φQ、φI、φLR,圆环形阻尼间
隙中的磁场强度HMR,a,剪切屈服应力τy,a,圆盘形阻尼间隙中的磁场强度HMR,r,
剪切屈服应力τy,r进一步得到阻尼单元的主动阻尼压降ΔPAR,τ、被动阻尼压降
ΔPAR,η、动态调节系数λ、感应太阳城集团常数Tin、电阻线圈热功耗E,其中,
ΔP A R , τ = 2 c a φ L a φ L R φ t a t y , a ( H M R , a ) + 2 c r ( φ R c - φ R s ) φ t r t y , r ( H M R , r ) - - - ( 1 a ) ]]>
ΔP A R , η = 12 φ Q φ L a φ L R τ y , s a t πφ t a 3 φ R d [ 1 + φ R d φ L a φ L R ln φ R c φ R s + 2 φ t a 3 φ R d 3 φ L a φ L R ( φ L R - 2 φ L a φ L R - 2 t a ) φ R s 4 ] - - - ( 2 a ) ]]>
T i n = 2 φ R d φ L a φ L R d c B M R , a R 2 ρ ω H M R , s a t 1 φ I - - - ( 3 a ) ]]>
E=nπρωφωcφwhφdcφI2RHMR,sat2(4a)
λ = ΔP A R , τ ΔP A R , η - - - ( 5 a ) ]]>
式中,φωc=1-φRc-φth-φtb1-φtb2,φωh=φLR/n-2φLaφLR-2φtb-2φta,
φRd=φRc+0.5φta,φdc=1+φRc-φth+φtb1-φtb2;ca、cr为修正系数,取值均为2;
步骤六:建立优化函数,将状态计算模型和性能计算模型输入到优化函数
中,以主动阻尼压降ΔPAR,τ的倒数为目标函数,即Jopt=1/ΔPAR,τ,以步骤一和二中
的参数范围以及不等式(6a)为结构约束条件,以ΔPAR,η≤ΔPAR,ηref、Tin≤Tinref和λ≥λref
为性能约束条件;对待优化内部设计变量赋予初值;
φ w c = 1 - φ R c - φ t h - φ t b 1 - φ t b 2 > 0 φ w h = φ L R / n - 2 φ L a φ L R / n - 2 φ t b 1 - φ t a > 0 φ R c - φ R s > 0 φ w h - h max φ w c < 0 h min φ w c - φ w h < 0 - - - ( 6 a ) ]]>
式中,hmax、hmin为线圈长宽比的最大值和最小值,由用户根据安装等应用
限制确定;
采用全局优化算法,获得特定外部设计参数下的内部设计参数的最优值和
相应的满足上述约束条件的最优性能。
步骤七:对外部设计参数φLR,从其范围中选取N个点(包括端点),φLR1~φLRN,
使其范围N-1等分,对φLR1~φLRN中各个值采用步骤六,获得满足ΔPAR,η≤ΔPAR,ηref、
Tin≤Tinref以及λ≥λref性能约束条件和结构约束条件的优化设计参数φRc,φth,φta,
φLa的取值和根据公式(1a)-(5a)计算的最优性能,最终输出φLR~φth,φLR~φRc,φLR~φta,
φLR~φLa4条优化参数曲线,以及φLR~ΔPAR,τ、φLR~ΔPAR,η、φLR~λ、φLR~E、φLR~Tin
5条优化性能曲线。
若因不满足性能约束条件而无优化曲线,则返回步骤一,改变R的取值,
重复步骤一至六,获得优化曲线。
步骤八:根据给定的阻尼单元半径R,结合步骤七得到的优化参数曲线,将
优化后的无量纲参数转换成有量纲参数,得到τh、τa、τr、τb1、τb2、RS、RC、
L、La等参数,完成阻尼单元优化设计。

关 键 词:
性能 导向 复合 阻尼 间隙 流变 单元 优化 设计 方法
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
太阳城集团本文
本文标题:性能导向的复合阻尼间隙磁流变阻尼单元的优化设计方法.pdf
链接地址:http://zh228.com/p-6401446.html
太阳城集团我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
葡京赌场|welcome document.write ('');