Modelling and analysis of selected dissipation processes during operation of a damper with a magnetorheological fluid

Abstract

L’objectif du travail était l’analyse et la description mathématique de phénomènes de dissipation et d’absorption d’énergie produits dans les amortisseurs magnétorhéologiques dans les conditions de charges cycliques, la détermination de l’influence des paramètres de contrôle, de construction et d’exploitation et le développement des procédures permettant d’optimiser le fonctionnement du dispositif. Les essais expérimentaux réalisés ont permis d’étudier l’efficacité de l’amortisseur magnétorhéologique en fonction des paramètres fondamentaux tels que la taille de l’entrefer permettant le passage de fluide entre les chambres d’amortisseur, l’intensité du courant passant par le bobinage et la vitesse d’oscillation des sollicitations cinématiques appliquées. La simulation du fonctionnement de l’amortisseur a été réalisée à l’aide des modèles rhéologiques de Bouc-Wen et de Gamot-Filisko modifié et les résultats de deux approches ont été comparés quantitativement et qualificativement. Afin d’identifier les paramètres du modèle, la méthode d’optimisation du recuit simulé a été appliquée. La variation des paramètres identifiés du modèle rhéologique a été représentée graphiquement sous la forme des surfaces de changements. L’extrapolation des surfaces a permis d’étendre le domaine de recherche des solutions au delà de la plage des résultats disponibles expérimentalement. Les configurations caractéristiques des isolignes des paramètres ont été remarquées. Sur cette base une méthode d’analyse et de choix de paramètres du modèle a été formulée. La méthodologie proposée peut être utile à l’étape de conception, évaluation et optimisation des paramètres de fonctionnement des dispositifs à fluide magnétorhéologiqueThe purpose of this work was the analysis and the mathematical description of energy absorption and dissipation processes in magnetorheological shock absorbers submitted to cyclic loading. The influence of control, construction and exploitation parameters, and the development of procedures allowing the optimization of the device operation have been investigated. Conducted experiments allowed to determine the performance of a magnetorheological damper as a function of basic parameters such as the crevice size inside the damper’s piston head, the electric current intensity in the magnetic coil and the oscillation speed of forced kinematical input motion function. The computer simulation of the damper’s operation has been carried out with the use of two rheological models: of Bouc-Wen and a modified version of simplified Gamot-Filisko. Results of both approaches have been compared in terms of quantity and quality. In order to identify the parameters of the model, the simulated annealing optimization method has been applied. The changes of identified parameters of the rheological model have been presented graphically as surfaces of variation. The extrapolation of these surfaces allowed extending the domain of searched solutions beyond the available range of experimental results. Characteristic izolines’ configurations of model variables have been observed. Basing on this observation, a method of analysis and a way of parameters selection have been presented. The proposed methodology can be useful during design process, comparison and optimization of magnetorheological fluid device operation parameter