摘要：传统力学模型很难准确预测冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为,关键原因之一是未考虑惯性效应和局部损耗、或仅考虑其一。针对此问题,从理论与试验上研究分别考虑惯性效应、局部损耗,以及两者同时作用下的环形通道磁流变缓冲器动力学行为。基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型,考虑惯性效应,利用平均惯性效应法,推导出环形通道内磁流变液的平均加速度与活塞杆加速度之间的关系,建立包含惯性效应的HB-Inertia (HBI)模型;考虑局部损耗,利用流体力学的相关理论,建立包含局部损耗的HB-Minor Losses (HBM)模型;综合考虑惯性效应和局部损耗的影响,提出同时包含惯性效应和局部损耗的HB-Inertia-Minor Losses(HBIM)模型。设计并制作一对参数相同的磁流变缓冲器,搭建落锤式冲击试验平台,将该对磁流变缓冲器并联,测试不同冲击速度和电流下的动力学行为。试验结果显示所设计的磁流变缓冲器具有良好的控制效果,且最大缓冲力高达75 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBI和HBM模型与试验结果有一定差异,而HBIM模型与试验结果吻合较好,表明惯性效应和局部损耗对缓冲器的力学特性都有影响,其中局部损耗的影响更大。

摘要：传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。