[發明專利]一種磁流變阻尼器建模方法

在審

• 申請號: 202011281056.0
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112395759A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 彭勇波;張振凱;裴培
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F17/13;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種磁流變阻尼器建模方法，包括以下步驟：根據導磁微粒鏈的受拉變形屬性建立預屈服階段的微粒鏈模型；根據流變學理論和磁流變液勻速運動假定建立過屈服階段的準靜態模型；根據活塞速度參數、活塞位移參數、微粒鏈模型和準靜態模型得到磁流變阻尼器模型。與現有技術相比，具有良好的魯棒性，方便磁流變阻尼器的設計與優化。

技術領域

本發明涉及工程技術與材料科學領域，尤其是涉及一種磁流變阻尼器建模方法。

背景技術

作為工程結構振動控制的重要裝置，磁流變阻尼器近年來得到了廣泛的應用與研究。磁流變阻尼器的工作機制在于輸入電流產生的磁場對磁流變液流變學性能的影響，即通過改變輸入電流的大小來控制磁流變阻尼器的動態阻尼特性。磁流變液一般是由微米級高磁導率的顆粒與非磁性的流體以及外加劑組成，具有響應快速、相變特性完全可逆、對溫度不敏感等優點。磁流變阻尼器已經在土木、航天、機械等多領域得到廣泛應用。

需要注意的是，無論是磁流變阻尼器自身的設計優化還是在工程中的實際應用，都要以精確高效的阻尼力模型為基礎。目前，磁流變阻尼器的建模方法主要的分為兩類：參數化模型和非參數化模型。其中的非參數化模型主要指采用神經網絡、模糊邏輯等方式建立的模型。這類模型本質上是數據驅動的，雖然適用于實際工程中控制算法的電流反算，但對于訓練樣本數據的質量和數量有較高要求。對于參數化模型，現象學模型是目前磁流變阻尼器最常用的參數化建模方式，其特點是將等效彈簧單元、阻尼單元和滯回單元以串、并聯的方式聯結，通過參數擬合進行模型參數識別。現象學模型雖然一般可以較好地與實驗數據相吻合，但由于識別模型參數的工況依賴性，使其在復雜加載條件下的魯棒性較差；而且，現象學模型參數眾多、計算復雜，不便于工程應用。與非參數化模型相似，現象學模型未能直接關聯磁流變阻尼器的構型參數，不便于磁流變阻尼器的設計與優化。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種磁流變阻尼器建模方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種磁流變阻尼器建模方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1：根據導磁微粒鏈的受拉變形屬性建立預屈服階段的微粒鏈模型；

步驟S2：根據流變學理論和磁流變液勻速運動假定建立過屈服階段的準靜態模型；

步驟S3：根據活塞速度參數、活塞位移參數、微粒鏈模型和準靜態模型得到磁流變阻尼器模型。

所述微粒鏈模型的表達式為：

其中，F_D,pre為預屈服階段的阻尼力，h表示阻尼通道的間隙高度，δ_t表示間隙中間高度處的微粒鏈變形，A_p表示活塞端的有效截面面積，w表示間隙中間高度處的周長，c_t表示阻尼通道底端的微粒鏈變形，H_t表示微粒鏈受到的拉力T在x軸方向的分量。

所述微粒鏈模型由變形控制方程求解得到，所述變形控制方程為：

其中，Δp_t表示t時刻微粒鏈兩端壓強差，Z表示微粒鏈的擾度變形，x表示x軸。

求解變形控制方程時使用的邊界條件包括加載條件。

所述準靜態模型的表達式為：

其中，F_D,post為過屈服階段的阻尼力，Δp表示活塞兩端的壓力差，R₁表示阻尼通道內壁半徑，x₀表示阻尼通道間隙中間高度處。