海洋工程環(huán)境下磁流變阻尼器的溫度場效應(yīng)研究.pdf

1、磁流變阻尼器作為性能優(yōu)異的半主動(dòng)振動(dòng)控制器件，其阻尼力調(diào)控簡易，廣泛應(yīng)用在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制系統(tǒng)中。針對應(yīng)用于海洋工程結(jié)構(gòu)減振領(lǐng)域的磁流變阻尼器，由于外載荷復(fù)雜多變且持續(xù)時(shí)間長，阻尼器工作過程中容易引起溫度升高，其動(dòng)力學(xué)性能隨之下降，如果僅以常溫條件獲得輸出控制電流，產(chǎn)生的阻尼力難以與外載荷進(jìn)行有效耦合。本文以研究磁流變阻尼器工作過程的溫度變化狀況和解決阻尼器溫升動(dòng)力性能衰減為目標(biāo)，對磁流變阻尼器的溫度效應(yīng)和動(dòng)力學(xué)性能開展了以下相關(guān)試驗(yàn)、仿真

2、和建模研究：
　　首先，針對海洋工程惡劣的工作環(huán)境，進(jìn)行大頻率大幅值激勵(lì)情況下阻尼器工作的溫升變化試驗(yàn)研究，在3000s時(shí)間內(nèi)，阻尼器溫度可達(dá)到85℃，溫度影響嚴(yán)重。結(jié)合實(shí)際溫升情況，選取不同溫度節(jié)點(diǎn)，在不同工況下分別進(jìn)行阻尼器的動(dòng)力性能試驗(yàn)，結(jié)果表明，在不同電流條件下，阻尼力均隨著溫度的升高而衰減，控制電流越小動(dòng)力衰減幅度越大。
　　其次，分析阻尼器的溫升機(jī)理，以ANSYS磁場仿真法代替解析法得到內(nèi)部阻尼力，利用集總參數(shù)法

3、建立了阻尼器內(nèi)部做功與外部太陽熱輻射混合作用的整體溫升模型，并依據(jù)此模型對影響阻尼器溫升的主要因素進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，此模型可用于預(yù)測阻尼器實(shí)際溫升變化情況，研究溫度效應(yīng)需要考慮太陽熱輻射能量影響，增大阻尼器缸筒有效面積和相對空氣流速可降低阻尼器溫升。
　　再次，針對集總參數(shù)法獲得的阻尼器整體溫度而非溫度場分布的現(xiàn)狀，利用GAMBIT和FLUENT軟件建立了阻尼器熱流固多場耦合有限元模型，進(jìn)行了瞬態(tài)溫度場求解分析。通過與溫升

4、試驗(yàn)相同工況的研究分析，結(jié)果表明，阻尼器工作時(shí)呈現(xiàn)出中間高、兩頭低的不均勻溫度分布，最高溫度處于內(nèi)置線圈上方阻尼間隙的中間部位。多場耦合有限元模型還可用于對阻尼器進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及密封泄漏研究。
　　最后，由于溫升導(dǎo)致阻尼力衰減，常溫動(dòng)力學(xué)模型不再適用。因此，基于阻尼器溫度動(dòng)力性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了考慮溫度效應(yīng)的正向阻尼力模型和逆向電流模型，并且與忽略溫度影響的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明，前者可