Simplified model of the dynamics of magneto-rheological dampers

Abstract

It has been long recognized that the inertia and compressibility of the fluid have a significant effect on the dynamic behavior of Magneto-Rheological (MR) dampers. Previous studies have revealed the nature of the effect through the analysis of a comprehensive, albeit fairly complex, state-space model of the MR monotube damper hydraulies. The present paper outlines a simpler model of the damper and presents simple analytical expressions for the transfer function between the input velocity (or stroke) and the output force. Pistons with single and dual flow passages are analyzed. In addition, simple expressions for the damper natural frequency and damping ratio are given. Finally the transfer functions are presented analytically as well as in the form of Bode plots of the amplitude and the phase angle of the transfer functions vs. the normalized frequency.

Od dawna wiadomo, że bezwładność i ściśliwość cieczy ma znaczący wpływ na właściwości dynamiczne tłumików magnetoreologicznych (MR). W poprzednich badaniach prezentowano model w przestrzeni stanu, powstały w wyniku szczegółowej analizy, aczkolwiek stosunkowo skomplikowanej, opisujący właściwości hydraulicznego tłumika MR z pojedynczym cylindrem. Niniejszy artykuł prezentuje uproszczony model tłumika wraz z prostymi zależnościami określającymi funkcję przejścia pomiędzy wejściem w postaci prędkości (przemieszczenia) a wyjściem w postaci siły. Analizowano układy z tłokiem z pojedynczą oraz podwójną szczeliną przepływową. Ponadto zamieszczono proste wyrażenia na częstotliwość drgań własnych tłumika oraz współczynnik tłumienia. Na zakończenie zaprezentowano funkcje przejścia w postaci analitycznej oraz wykresów Bodego.