ANSYS泡沫金属磁流变减振器的优化设计+CAD图纸(4)
许多家庭只有一个洗衣机，没有干燥机，当滚筒以2000转/min高速旋转的时候，高速旋转产生的离心力使得水抛向筒的四周产生振动。事实上制造商应该减小排水口的尺寸，防止小件衣物排出来。为了提高这一性能，制造商采用了磁流变阻尼减振器。
结构中有一组弹簧吊起滚筒，在滚筒脚柱有一组磁流变阻尼减振器，这种阻尼减振器是可控的。工作原理是弹簧配合阻尼器来减小滚筒高速振动的幅度。
图2-1 磁流变减振器在洗衣机中的应用示意图
美国Lord公司制造的磁流变液直动式阻尼器已用于大型载重汽车驾驶座半主动减振系统。该系统可简化为单自由度系统+对于传统阻尼器而言，如果阻尼器的阻尼较小，它有很好的高频隔离性能，使人乘坐舒适+ 但在低频段有振幅放大作用，效果不好+当阻尼器的阻尼较大时，可以控制共振，但高频隔离性不好。采用磁流变液阻尼器，通过一个反馈装置即位置传感器，检测振幅与频率，将信号传入控制器，通过控制器控制阻尼器的阻尼特性，既可以消除共振又可以隔离高频振动，从而在全频段都可获得最佳效果。
磁流变液减振器还用在发动机悬置装置中。由于发动机是汽车的主要振动源之一，有效控制发动机的振动对提高乘坐舒适性和延长使用寿命都具有重要意义。研究表明，采用磁流变液阻尼器，根据发动机的转速信号或振动情况对其悬架进行主动控制，可以有效隔离发动机对车体的振动。
2.2 磁流变减振器的工作模式
根据磁流变液在阻尼器中的流动状态，磁流变液阻尼器的工作模式有压差流动模式、剪切阀模式和挤压流动模式三种。基本模式的工作情况如图2-2所示。在设计磁流变液阻尼器时，必须考虑相对运动的大小，在相对运动较大的场合，可以采用剪切阀模式和压差流动模式，在相对运动小的场合，可以采用挤压流动模式。在压差流动模式下，磁流变液被限制在静止的磁极之间，在压力差作用下产生流动，流动阻力通过磁场强度来控制，从筒壁引入导线控制磁场变化，磁场变化可以改变从工作活塞轴向孔隙中流过的MRF的粘度，进而改变阻尼力的大小，这种调节是连续的。该模式的阻尼器通常采用液压缸活塞结构，磁流变液通道由活塞上的节流孔或活塞与缸内壁之间的隙缝构成。
在剪切阀模式下，外加磁场同样垂直十极板相对运动方向，磁流变液在相对运动的极板间流动，从而产生剪切变形。外加磁场是受控的，在不同磁场强度下可以产生不同的剪切屈服应力，从而使极板之间相对运动产生的阻尼受到磁场的控制，使磁流变液形成剪切流动从而产生阻尼。
(a).压差流动模式 (b).剪切阀模式 (c).挤压流动模式
图 2-2 磁流变液阻尼器的工作模式
挤压流动模式的磁极移动方向与磁场方向相同，磁流变液在磁极压力的作用下向四周流动，磁场方向与磁流变液流动方向垂直，磁极挤压磁流变液使之向四周流溢，从而产生阻尼。在这种作用模式下，磁流变液处于交替拉伸、压缩状态，并发生剪切。磁极移动位移较小，磁流变液产生的阻尼力较大，阻尼力是衡量磁流变减振器性能的一个标准，可应用十小位移大阻尼的磁流变液减振器。
本课题所要优化的泡沫金属磁流变减振器采用的是剪切阀式的工作模式。依据经典的流变力学理论[19][20]，可以推导得到剪切阀式磁流变减振器的阻尼力简化计算模型，即Bingham平板模型，计算公式如下：