基于COMSOL的磁流变液夹层板磁场仿真研究

摘要院通过使用COMSOLMultiphysics仿真软件袁构建了磁流变液夹层板的电磁学几何模型袁在磁场物理场中对其周围的磁场进

行了仿真袁利用所得三维绘图组和一维绘图组对磁流变液夹层板的磁场分布情况进行了仿真分析遥仿真结果为后续的磁流变液夹层板的声学特性试验研究奠定了重要的基础遥

关键词院COMSOL曰磁流变液夹层板曰磁场仿真

0引言磁流变液是理想的可控阻尼层材料。将磁流变液引入夹层板结构，利用磁流变液的声阻抗和阻尼可控特性，可以对夹层板结构的声学性能实现主、被动混合控制，从而提高噪声控制的可靠性，改善夹层板结构的低频隔声降噪能力，拓宽其隔声降噪频带，并减少控制系统的能量消耗。磁流变液在磁场作用下其微观结构和宏观力学行为会发生显著变化，表现出类固体的特性，并且这种结构和行为的变化是可逆的，具有毫秒级的瞬时响应特性。本文利用COMSOL软件研究了磁流变液夹层板周围的磁场分布。1真软COMSOLCOMSOL件，用于仿MultiphysicsMULTIPHYSICS真模拟工程是一种、制造和功简介科能研强大等各个的多物领域理场的设仿计与制造。COMSOL通过定义和耦合任意数量偏微分方程的能力使DC之成为的仿模真块建”附带了一一个立分析模组型物强，例理大如场的静接分电口析场，工可具、电用。流于COMSOL、为静众磁多场以应中用“及包领域AC/含感应作用的时变电磁场[1-3]。2磁流变液夹层板电磁场仿真分析打开COMSOL软件新建模型向导，选择三维空间维度。选择“AC/DC模块”下的“磁场（mf）”物理场并添加“瞬态”和“线圈几何分析”研究进行磁流变液夹层板的磁场仿真分析。2.1磁流变液夹层板建模首先在COMSOL几何菜单栏中进行磁流变液夹层板的建模。如图1所示：构建一半径10mm，高15mm的圆柱形铁芯；在铁芯上缠绕多匝线圈，组成一半径为20mm的电磁铁，电磁铁周边环绕有设置在底板内的限定电磁铁位置的铝垫片，其厚度为2mm；将半径20mm，高10mm的磁流50mm变液夹，内罐径放为置在40mm电磁的铁引上导；在磁磁体流。变如图液罐2上加所示装：构一外径为基金项目要要要层要要要板要要和院本要要底论要要板文要要，其得要要到了要要大“要要小2017要要为要100mm伊100mm，厚度建分别为面板、年度江苏省大学生创新训练重点

项目（201710298042Z）”资助。

作者简介院蒋冬（1996-），男，江苏江阴人，优秀本科生；徐晓美

（通讯作者），教授，博士，研究方向为车辆振动与噪声控制。

2mm空气，域10mm。，20mm。最后构建一半径为80mm的球体作为完成几何模型的建立后在材料设置窗口中添加各部分的材料，相关材料及材料属性见表1。图1磁流变液罐图2磁流变液夹层板

表1材料及相对磁导率材料相对磁导率铁芯线圈Soft磁流变液CopperIron600引导磁体铝垫片

SoftMRF1Iron8

面板Aluminum6001空气PVCAir11其次，在“磁场（mf）”物理场中进行求解域和边界的设定。添加“线圈”和“矢量磁势度规修复”求解域，设置线圈为多匝线圈，匝数300，激励方式为电流，线圈电流为2A并选择电流输入边界；将铁芯设为“安倍定律”求解域，设·242·内燃机与配件图4磁流变液夹层板周围磁场体箭头图

图5各截线上磁通密度模

图3磁流变液夹层板周围磁场切面图

置磁场本构关系为“B-H曲线”。对边界进行设定，外部空气域设为“绝磁缘”。然后进行网格划分，在网格单元建立自由四面体网格，设置网格大小为常规，点击构建全部，完成网格划分。最后进行研究计算，在研究菜单栏中点击添加默认求解器，然后点击计算按钮，完成求解计算过程。2.2磁流变液夹层板磁场分析完成计算后在结果菜单栏中通过三维绘图组和一维绘图组对磁流变液夹层板周围的磁场进行分析。图3为磁流变液夹层板周围磁场的切面图，图中水平切面图为磁流变液罐底部的平面切面图，图中颜色从红色到蓝色表示磁通密度模数值由大到小。从图中可以看出在铁芯圆周两侧的磁通密度最大，磁场最强，且从圆周向外和里磁场强度，磁通密度最大为0.277T。图中竖直切面为夹层板中心面，从图中可以看出铁芯与磁流变液罐接触面处的磁通强度最大，远离该面逐渐减小，磁通密度最大值为0.23T。InternalCombustionEngine&Parts·243·机电一体化在工程机械上的应用及其发展研究周阳（陕西国防工业职业技术学院，西安710300）

摘要院在工业发展的道路上袁机电一体化在工程机械上的应用袁推动了机电一体化的形成与发展进程的加快袁并使之成为现代工

程机械发展的重要趋势遥本文阐述了机电一体化的优势及其具体应用袁并就其未来发展进行了详细的研究袁以供参考遥

关键词:机电一体化曰工程机械曰应用曰优势曰发展曰高效

0引言随着科技的进步，在工程机械应用的领域开始引入机电一体化技术，并为工程机械带来了前所未有的技术。机电一体化涵盖了自动化技术、信息技术、电子技术等各种先进的技术，将原来传统的机械生产加工制造与设计的理念彻底，可以有效地提高工程机械的工作效率与使用性能。现阶段，机电一体化的发展呈现良好的趋势，在此形势下，加强机电一体化在工程机械中的应用，对其未来的技术创新具有重要的实践指导作用。1机电一体化的概述与其具备的优势机电一体化技术是近些年来科技发展的产物，并且在电子控制技术、机械、液压等方面，工程机械也实现了不同程度的等级提高。当前我国的机械工程制造工程中，主要是使用微电子的处理器来工作，并不断地将各项处理系统模式进行整合、配置与处理，让电子管理设备主要以处理器作为核心的应用越来越广泛。如何将机电一体化的技术更好地开发与利用起来，并发挥其最大的优势，是现阶段需要重点考虑的重要问题。具体来说，机电一体化具有的优势可以从三方面分析：1.1生产效率较高。在工程机械的设备生产工作中，机电一体化能够实现流水线作业的智能化与自动化处理，处理信息能够实现高精度的控制，监测更加具有高灵敏度。在开展操作的时候，机械操作人员只需要开启操作按钮，系统就会实现自动识别，并在较短的时间内最大程度要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院周阳（1985-），男，陕西西安人，硕士，助教，研究方向

为机电一体化技术。

上生产更多的产品，生产效率会大大提高。并且，当企业的生产技术与机电一体化的自动技术有效结合的时候，还能为企业创造更多的价值，有效地提升企业的市场竞争力。1.2可实现自动保护，比较安全。机电一体化技术的合理开发与利用，能够有效地提升产品的使用性能，并能确保在功能正常运行与齐全的同时，实现全面性、系统性的监视工作。当出现一定的故障或者有异常情况发生的时候，机电一体化系统可以实现自动保护，系统不会受到较大程度的损坏，保证了工作人员的安全，其具备的较高的安全系数，让可信度变得更高。1.3操作起来更具性价比。机电一体化设备主要是用程序直接控制，并从数据上将设备使用情况反应出来的高端机器，在操作起来比较简单方便。另外，机电一体化技术在广泛的应用过程中，能够适宜地选择程序结构，并不断地扩大它的工作范围，进而大大减少操作人员的工作量。并且机电设备技术还融合了其他的技术，可以实现功能的拓展与延伸，满足更多生产的需求。2机电一体化在工程机械中的应用2.1机电一体化在工程机械设备中的节能应用在以往传统的工程机械制造中，机械设备的功能应用容易受到设备自身的影响，造成设备之间的功能模块不能有效整合与协调，经常出现设备运行效率低下，能源浪费严重的情况。使用机电一体化设备就能装入新型的电子节能装置（电子节能控制器）等，可以极大地提高各类工程机械比如碾压机、挖掘机等的能源利用效率，实现节能效应。机电一体化在工程机械设备中的应用，能够有效地协调各3结语本文通过使用COMSOL软件中的“磁场（mf）”物理场对励磁电流激励下的磁流变液夹层板磁场分布进行了仿真，并通过绘制切面图和体箭头图对磁场分布进行了分析，利用后处理所得三维截线和一维绘图组对磁场进行了定量分析。通过COMSOL软件来进行磁场分析非常直观，这为后续的磁流变液夹层板声学特性试验设计和研究提供了重要的基础。参考文献院[1]刘芊，曹江勇.基于COMSOLMultiphysics的磁场仿真分析[J].大学物理实验，2015，28（5）：106-108.

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[3]陈红，侯国栋.长直螺线管的电磁场分析与仿真[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2013，28（1）.

图4为磁流变液夹层板周围磁场的磁力线图，在三维绘图组中通过体箭头来表示磁力线。体箭头越密集表示磁场强度越强，体箭头的方向表示磁场方向。从图中可以看出铁芯圆周表面处的磁场强度较强，磁流变液下表面的磁场强度较强，往上放逐渐减弱。利用三维截线和一维绘图组可以定量的分析某一线段上各点的磁场强度。在结果菜单栏中添加5条平行于Y轴的三维截线，Y轴为坐标为-30mm到30mm，它们分别距离磁流变液罐底部-5mm，-2mm，0mm，2mm，5mm。根据这5条三维截线绘制一维绘图组，如图5所示，横轴表示各截线y方向坐标，纵轴表示磁通密度模。从图中可以看出各截线上的磁场强度分布和切面图所示一致即铁芯圆周处和磁流变液罐底部磁场强度最强，远离这两处磁场强度逐渐减弱。