Bir manyeto-reolojik damperin manyetik alan simülasyonu, akış analizi ve deneylerle karşılaştırılması

Abstract

Anahtar kelimeler: Manyeto?reolojik (MR) sıvılar ve damperler, Bingham plastikmodeliBu çalışmada, manyeto?reolojik (MR) sıvılar ve MR sıvılı damperler hakkında bilgiverildikten sonra, bir MR damperin bilgisayar ortamında elektromanyetik analizigerçekleştirilmiş ve çalışma davranışı sanki?statik akış analizi kullanılmak suretiylekestirilmiştir.MR akışkanlar özel bir taşıyıcı sıvı ile bu sıvı içerisinde bulunan mikron?boyutludemir parçacıklarından oluşmaktadır. Manyetik alana maruz kaldıklarında bu sıvılarNewton tipi olmayan akışkan davranışı sergiler ve manyetik alan etkisi altındaki budavranışları, kayma gerilmesinin ? =?y +?? ???? şeklinde tanımlandığı Bingham plastikmodeli veya kayma gerilmesinin y? =? + K? ???? n alındığı Herschel?Bulkley bünyemodeli ile uygun biçimde tarif edilebilir. Burada y ? akışkanın akma gerilmesini, ? ????şekil değiştirme hızını, K ve n ise sabitleri göstermektedir. Bu çalışmada akış analiziBingham plastik modeline göre yapılmış ve analizin doğruca Herschel?Bulkleymodeline genişletilebileceği gösterilmiştir. Analiz sonucunda elde edilen doğrusalolmayan denklem sistemi herhangi bir piston hızına karşılık gelen sönümlemekuvvetini kestirmek üzere bilgisayar yardımıyla çözülmüştür.İmalatı yapılan damper, yataklarının birbirine alışması ve temas halinde olanmekanik parçalarında meydana gelen kuru sürtünmenin kararlı hale getirilmesi içinbelirli bir süre damper alıştırma ünitesinde çalıştırılmıştır. Ardından, damperintestleri farklı akım ve hız kademelerinde; sırasıyla 0 ila 2 A ve 0 ila 2 m/s aralığındaolmak üzere standart bir test ünitesinde gerçekleştirilmiştir. Son olarak, teorikdeğerler deneysel veriler ile karşılaştırılmış ve aralarında iyi bir uyum olduğugörülmüştür.

Keywords: Magneto?rheological fluids and dampers, Bingham plastic modelIn the present study, after introducing the magneto?rheological (MR) fluids and MRfluid dampers, electromagnetic analysis of an MR damper is done in computerenvironment and its operational behavior is predicted by using quasi?static flowanalysis.Magneto?rheological fluids are suspensions consisting of a special carrier liquid inwhich micron?sized iron particles exist. These fluids act like a non?Newtonian fluidwhen they are subjected to a magnetic field, and their behavior under the magneticfield can be properly described by either Bingham plastic model, for which theshearing stress is defined as ? =? y +?? ? , or Herschel?Bulkley constitutive model withny ? =? +K? ? , where y ? is the yield stress of the fluid, ? ? is the deformation rate, and Kand n are the fluid indexes. In this study, the flow analysis is done based on Binghamplastic model and it is shown that this analysis can be straightforwardly extended toHerschel?Bulkley model. The resulting non?linear system of equations is then solvedin order to predict the damping force of the damper corresponding to any pistonvelocity.The protoyped damper is operated for a period of time in order to reduce the sealdrag between contacting mechanical components of the damper to a setady?statelevel on an operating unit. Then the tests of the damper are conducted at differentcurrent and velocity stages ranging from 0 to 2 A and 0 to 2 m/s, respectively on astandart test unit. Finally, theoretical results are compared with the experimentalvalues and it is observed that there is a good agreement between the results.