Tədqiqat maqnit sahəsi tətbiq edildikdə sərtlik və sönümləmə xüsusiyyətləri dəyişdirilə bilən maqnitoreoloji elastomerlərdən (MRE) istifadə etməklə tənzimlənə bilən oturacaq vibrasiya izolyatoru hazırlamağı məqsəd qoyur. İş yalnız bir idarəetmə alqoritmi təklif etmir; MRE materialının eksperimental xarakterizə edilməsindən başlayaraq viskoelastik modelləşdirmə, elektromaqnit dövrə dizaynı, sonlu elementlərlə yoxlama, çoxsahəli həndəsi optimallaşdırma və yarı-aktiv vibrasiya idarəetməsini vahid mühəndislik zəncirində birləşdirir.

Tədqiqatçılar həcmcə %25 karbonil dəmir hissəciyi ehtiva edən izotrop MRE nümunələri hazırlamış və onları kəsilmə rejimində maqnitoreometr vasitəsilə sınaqdan keçirmişlər. Maqnit axını sıxlığı 0–0,6 T aralığında dəyişdirilmiş; saxlama və itki modullarının tezlikdən və maqnit sahəsindən asılı davranışı araşdırılmışdır. Üç Maxwell qoluna və ümumilikdə yeddi parametrə malik Generalized Maxwell modeli (GM3) eksperimental nəticələri təmsil etmək üçün seçilmişdir. Modelin saxlama modulu üzrə yoxlama xətası %0,25–1,73, itki modulu üzrə isə %0,70–8,11 aralığında qalmışdır.

Bu material modeli daha sonra elektromaqnitli oturacaq vibrasiya izolyatorunun dizaynına tətbiq edilmişdir. İzolyatorda MRE təbəqəsi kəsilmə rejimində işləyir, elektromaqnitə verilən cərəyan isə MRE-nin effektiv sərtliyini və sönümləməsini dəyişdirir. Analitik maqnit dövrə modeli FEMM sonlu element nəticələri ilə müqayisə edilmiş; 1–3 A cərəyan aralığında analitik və ədədi maqnit axını sıxlığı arasındakı ən böyük fərq %6,23 olmuşdur.

On həndəsi dizayn dəyişənini ehtiva edən optimallaşdırma problemi təbii tezliyin tənzimləmə diapazonunu genişləndirərkən ümumi kütlə, MRE maqnit doyma həddi, fiziki ölçülər, MRE qalınlığı və elektromaqnit cərəyanı kimi məhdudiyyətləri qoruyacaq şəkildə qurulmuşdur. Təkcə SQP-nin müxtəlif başlanğıc nöqtələrində yerli optimumlara çatdığı görüldüyü üçün genetik alqoritmlə SQP-ni birləşdirən hibrid GA–SQP üsulu istifadə edilmişdir. Optimal dizayn təxminən 53 kg ümumi kütlədə və 3 A sarğı cərəyanında MRE bölgəsində təxminən 790 mT maqnit axını sıxlığı yaradır.

Optimal quruluş üçün sahə söndürülmüş halda təbii tezlik 5,40 Hz, sahə aktiv olduqda isə 17,03 Hz hesablanmışdır. Beləliklə, təbii tezlikdə 11,63 Hz mütləq və mənbədə %215 kimi verilən nisbi artım əldə edilmişdir. Daha aşağı 0,6 T sahə üçün açıq dövrə keçiricilik analizində rezonans tezliyi 5,40 Hz-dən 12,43 Hz-ə keçmişdir.

Yarı-aktiv idarəetmə simulyasiyalarında passiv sistem, ON–OFF skyhook və PID müqayisə edilmişdir. 3–9 Hz diapazonundakı təsadüfi baza vibrasiyasında RMS yerdəyişmə passiv sistemdə 1,844 mm, ON–OFF idarəetmədə 1,138 mm və PID idarəetmədə 0,739 mm olmuşdur. 5 mm amplitudalı və 0,1 saniyə davam edən yarımsinus zərbə oyadılmasında uyğun qiymətlər 1,757 mm, 1,161 mm və 0,555 mm-dir. İşdə istifadə edilən PID sazlamaları altında PID hər iki simulyasiya ssenarisində də ən aşağı RMS yerdəyişmə və təcil qiymətlərini vermişdir.

Bu nəticələrin mühüm bir məhdudiyyəti var: MRE materialının xarakterizasiyası laboratoriyada real nümunələr üzərində aparılsa da, təklif edilən tamölçülü optimallaşdırılmış oturacaq izolyatoru fiziki prototip kimi hazırlanıb real avtomobil və ya oturacaq sistemində sınaqdan keçirilməmişdir. Elektromaqnit dizayn FEMM ilə, qapalı dövrə vibrasiya idarəetməsi isə riyazi model və simulyasiya ilə qiymətləndirilmişdir.

Türkiyə baxımından qiymətləndirmə: İşin üsulu Türkiyədə quru nəqliyyat vasitələri, iş maşınları, traktorlar, ağır kommersiya nəqliyyatı, hərbi platformalar və vibrasiyaya məruz qalan operator oturacaqları üçün aparılan ağıllı asqı tədqiqatlarına uyğunlaşdırıla bilən tədqiqat çərçivəsi təqdim edir. Xüsusilə passiv sistemlərin tək bir layihə tezliyinə bağlı qalması əvəzinə maqnit sahəsi ilə təbii tezliyi dəyişə bilən yarı-aktiv quruluş ideyası diqqətəlayiqdir. Lakin real yol profilləri, Türkiyədəki avtomobil platformaları, uzunmüddətli sarğı isinməsi, elektrik sərfiyyatı, mexaniki yorulma, insan komfort standartları və istehsal xərcləri bu işdə sınaqdan keçirilməmişdir. Buna görə tədqiqatın ədədi performans qiymətləri birbaşa yerli avtomobil oturacağına tətbiq edilmiş sahə performansı kimi qiymətləndirilməməlidir.

Maqnitoreoloji elastomer nədir?

Maqnitoreoloji elastomerlər maqnit hissəciklərinin elastomer matris daxilində paylanması ilə yaradılan ağıllı materiallardır. Bu işdə elastomer matrisi kimi Ecoflex 00-20 silikon kauçuk, maqnit faza kimi isə orta ölçüsü 3,9–5 µm olan karbonil dəmir hissəcikləri istifadə edilmişdir. Hissəciklərin həcm payı %25-dir.

MRE-lərin əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, xaricdən tətbiq olunan maqnit sahəsi dəyişdirildikdə materialın mexaniki xüsusiyyətləri də dəyişə bilir. Maqnit hissəcikləri sahənin təsiri altında bir-biri ilə daha güclü maqnit qarşılıqlı təsiri yaradır; nəticədə materialın saxlama modulu, itki modulu, ekvivalent sərtliyi və sönümləmə xüsusiyyətləri dəyişə bilər.

Bu xüsusiyyət sabit sərtlikli klassik rezin izolyatorlardan fərqli olaraq sistemin təbii tezliyinin iş zamanı tənzimlənməsinə imkan verir.

Niyə MRE maqnitoreoloji mayeyə alternativ ola bilər?

Maqnitoreoloji mayelər çox sürətli reaksiya verə bilsə də, hissəciklərin çökməsi, sızma və hissəciklərin yenidən homogen paylanması kimi tətbiq problemlərinə malikdir. MRE-də hissəciklər bərk elastomer matrisin daxilində saxlandığı üçün bu problemlərin mühüm hissəsi aradan qalxır.

Tədqiqatın məqsədi MRE-nin bu üstünlüyünü az enerji tələb edən yarı-aktiv oturacaq vibrasiya izolyasiya sisteminə çevirməkdir.

MRE nümunələri necə hazırlanıb?

Hazırlanmış izotrop MRE nümunələri:

• 20 mm diametrli,
• 2,0 mm qalınlığında,
• həcmcə %25 ferromaqnit hissəciyi ehtiva edən

dairəvi nümunələrdir.

Karbonil dəmir hissəcikləri Ecoflex 00-20 ilə qarışdırılmış, qarışıq qarışdırılıb qazdan təmizlənmiş, 3B çap edilmiş qəlibə tökülmüş və otaq temperaturunda 24 saat bərkidilmişdir.

Materialın xarakterizasiyası necə aparılıb?

Nümunələr Discovery HR-3 maqnitoreometrində osillyasiyalı kəsilmə hərəkəti altında sınaqdan keçirilmişdir. Təcrübələr 20 °C temperaturda aparılmış və maqnit axını sıxlığı 600 mT-yə qədər artırılmışdır.

İşdə kiçik deformasiya bölgəsində qalmaq məqsədilə %0,1-dən aşağı kiçik deformasiya amplitudası qəbul edilmişdir. Bunun səbəbi daha yüksək deformasiyalarda doldurucu–doldurucu və doldurucu–polimer şəbəkələrinin pozulmasına bağlı Payne effektinin yaranması və materialın xətti viskoelastik fərziyyədən uzaqlaşmasıdır.

Tədqiqatçılar birdən çox izotrop MRE nümunəsindən istifadə etdiklərini, hər ölçməni hər nümunə üçün üç dəfə təkrar etdiklərini və təqdim edilən nəticələrin orta qiymətlər olduğunu bildirirlər. Nümunələr arasındakı dəyişkənlik nəzərə alınmayacaq səviyyədə tapılmışdır. Bununla belə, ümumi nümunə sayı mənbədə göstərilmir.

Generalized Maxwell modeli niyə seçilib?

Kelvin–Voigt, Maxwell, Standard Linear Solid və Generalized Maxwell kimi klassik fenomenoloji modellər qiymətləndirilmişdir. Tədqiqatçılar geniş tezlik və maqnit sahəsi diapazonunda dəqiqliklə hesablama xərci arasında ən uyğun tarazlığı üç qollu Generalized Maxwell modelinin təmin etdiyini bildirirlər.

Üç qollu modeldə saxlama modulu ümumi şəkildə:

\[ G' = a_1+ \sum \frac{a_{k+1}^{2}a_k\omega^2} {a_k^2+\omega^2a_{k+1}^2} \]

itki modulu isə:

\[ G'' = \sum \frac{a_{k+1}a_k^2\omega} {a_k^2+\omega^2a_{k+1}^2} \]

şəklində tezlikdən asılı münasibətlərlə ifadə olunur.

GM3 modeli ümumilikdə yeddi parametr ehtiva edir və saxlama ilə itki modulları üçün \(R^2>0,93\) qiyməti təmin etmişdir.

Model eksperimental məlumatları nə dərəcədə yaxşı proqnozlaşdırdı?

Yoxlamada istifadə olunan məlumat dəstləri model parametrlərinin müəyyənləşdirilməsində istifadə edilməyən şərtlərdən seçilmişdir. İşin Cədvəl 1 nəticələrinə görə saxlama modulu üzrə xəta %0,25–1,73, itki modulu üzrə xəta isə %0,70–8,11 arasında dəyişmişdir.

1 Hz, 0,2 T və %0,01 deformasiya amplitudası şəraitində gərginlik–deformasiya histerezis dövrəsi də GM3 modelinin eksperimental dövrəni yaxından izlədiyini göstərir.

Təklif edilən oturacaq vibrasiya izolyatoru necə işləyir?

İzolyator ox üzrə simmetrik və silindrik elektromaqnit quruluş kimi layihələndirilmişdir. İçiboş silindrik MRE-nin daxili çevrə səthi hərəkət edən oturacaq çərçivəsinə, xarici səthi isə sabit elektromaqnit gövdəsinə birləşdirilir.

Oturacaq çərçivəsi yuxarı–aşağı hərəkət etdikdə MRE təbəqəsi kəsilmə deformasiyasına məruz qalır. Elektromaqnitə verilən cərəyan dəyişdirildikdə MRE daxilində maqnit axını sıxlığı dəyişir; bununla MRE-nin effektiv sərtliyi və sönümləməsi tənzimlənir.

Mənbənin 8-ci səhifəsindəki kəsik sxemi MRE təbəqəsinin oturacaq çərçivəsi, sarğılar, elektromaqnit bazası və hərəkət məhdudlaşdırıcısı arasında necə yerləşdirildiyini göstərir. 9-cu səhifədəki üçölçülü kəsik və partladılmış görünüş isə konstruksiyanın oturacaq çərçivəsi, MRE, stroke stopper, bobbin, winding coils və base komponentlərini ayrı-ayrılıqda göstərir.

Hansı materiallardan istifadə edilib?

Oturacaq çərçivəsinin yuxarı hissəsi və sarğı daşıyıcısı maqnit olmayan Alüminium 6061-T6 kimi seçilmişdir. Bu material maqnit axınının arzuolunmaz bölgələrdə dövr etməsini azaltmaq məqsədilə istifadə olunur.

Maqnit axını daşıyan baza və oturacaq çərçivəsinin aşağı hissəsi isə aşağı karbonlu 1020 polad kimi modelləşdirilmişdir.

Sarğılarda təxminən 1,0237 mm diametrli 18 AWG naqil istifadə edilmiş və həddindən artıq isinmənin qarşısını almaq üçün maksimum cərəyan 3 A ilə məhdudlaşdırılmışdır.

Maqnit dövrəsi necə modelləşdirilib?

Analitik yanaşma Ampère qanunu və maqnit axınının qorunmasına əsaslanır:

\[ NI=\sum H_i l_i \]

və:

\[ \Phi=B_i A_i \]

Maqnit doyma nöqtəsindən əvvəl:

\[ B_i=\mu_0\mu_rH_i \]

münasibəti istifadə olunur.

Maqnit yolu səkkiz ayrı birləşməyə bölünmüş və hər birləşmənin effektiv uzunluğu ilə kəsik sahəsi həndəsi parametrlər əsasında hesablanmışdır.

Analitik maqnit modeli FEMM ilə nə dərəcədə uyğun gəldi?

Analitik model axın sızması, kənar saçılması və məkan üzrə sahə qeyri-bircinsliyi kimi təsirləri nəzərə almadığı üçün maqnit sahəsini bir qədər yüksək qiymətləndirir. Buna görə nəticələr FEMM 4.2 ilə yaradılmış 2B ox üzrə simmetrik maqnitostatik modellə müqayisə edilmişdir.

FEMM toru 12.015 düyün və 23.521 üçbucaqlı elementdən ibarətdir.

Ən böyük fərq 1 A-da %6,23-dür və cərəyan artdıqca iki model bir-birinə yaxınlaşır.

MRE-nin sərtliyi və sönümləməsi izolyator modelinə necə ötürülür?

MRE-nin ekvivalent kəsilmə sərtliyi:

\[ k_{\mathrm{MRE}}= \frac{G'A_{\mathrm{MRE}}}{h_{\mathrm{MRE}}} \]

ekvivalent sönümləmə əmsalı isə:

\[ c_{\mathrm{MRE}}= \frac{G''A_{\mathrm{MRE}}} {\omega h_{\mathrm{MRE}}} \]

kimi müəyyən edilmişdir.

MRE ilə yanaşı sabit 10 kN/m sərtliyə malik xətti yay da mövcuddur. Bu yay 80 kg yük altında MRE-nin həddindən artıq statik kəsilmə deformasiyasını azaltmaq üçün istifadə edilmişdir.

Ümumi ekvivalent sərtlik:

\[ k_{\mathrm{eqv}}=k_{\mathrm{MRE}}+k_c \]

və təbii tezlik:

\[ \omega_n=\sqrt{\frac{k_{\mathrm{eqv}}}{m}} \]

kimi hesablanmışdır.

Optimallaşdırmanın məqsədi nə idi?

Optimallaşdırmanın əsas məqsədi maqnit sahəsinin söndürülmüş və aktiv hallarındakı təbii tezlik fərqini mümkün qədər böyütməkdir. İşin məqsəd funksiyası:

\[ f= \frac{\omega_{n,\mathrm{field-off}}} {\omega_{n,\mathrm{field-on}}} \]

şəklində müəyyən edilmiş və minimallaşdırılmışdır. Beləliklə, məxrəcin, yəni sahə aktiv vəziyyətdəki təbii tezliyin sahə söndürülmüş vəziyyətlə müqayisədə mümkün qədər yüksəlməsi hədəflənmişdir.

Optimallaşdırmada on həndəsi dəyişən istifadə edilmişdir:

\[ X=[F,H',G,E,M,Z,Q,W,J,T] \]

və aşağıdakı əsas məhdudiyyətlər tətbiq edilmişdir:

• Ümumi izolyator kütləsi ≤ 55 kg,
• MRE daxilində maqnit axını sıxlığı ≤ 0,8 T,
• Radius ≤ 130 mm,
• Ümumi hündürlük ≤ 205 mm,
• MRE qalınlığı ≥ 10 mm,
• Mexaniki hərəkət üçün ən az 15 mm sərbəst sahə,
• Maksimum sarğı cərəyanı = 3 A.

Niyə yalnız SQP istifadə edilmədi?

Ardıcıl kvadratik proqramlaşdırma (SQP) üç fərqli başlanğıc nöqtəsindən işə salındıqda müxtəlif həllərə yaxınlaşmışdır. İşin 17-ci səhifəsindəki Şəkil 15 aşağı sərhəd, yuxarı sərhəd və orta başlanğıc vektorlarının fərqli məqsəd funksiyası qiymətlərində dayandığını göstərir.

Tədqiqatçılar bunu problemin qeyri-xətti və bir neçə yerli optimum ehtiva edən quruluşunun göstəricisi kimi qiymətləndirmişlər. Buna görə genetik alqoritm əvvəlcə qlobal optimum bölgəsini axtarmış, sonra GA-nın tapdığı yaxın-optimal həll SQP-yə başlanğıc nöqtəsi kimi verilərək yerli yaxşılaşdırma aparılmışdır.

GA–SQP hansı həndəsəni tapdı?

Optimallaşdırılmış məqsəd funksiyası təxminən 0,31 olaraq verilmişdir.

Optimal dizaynın fiziki xüsusiyyətləri necə oldu?

• MRE effektiv kəsilmə sahəsi: 72 cm²,
• MRE qalınlığı: 10 mm,
• \(A_{\mathrm{MRE}}/h_{\mathrm{MRE}}\): 72 cm,
• Ümumi kütlə: təxminən 53 kg,
• Hündürlük: 196,9 mm,
• Radius: 126,9 mm,
• Sarğıların dövr sayı: 1977,
• 3 A-da MRE maqnit axını sıxlığı: təxminən 790 mT.

MRE qalınlığı optimal həlldə icazə verilən aşağı sərhəd olan 10 mm-ə yaxınlaşmışdır. Tədqiqatçılar daha böyük MRE hava boşluğunun MRE daxilində maqnit axını sıxlığını azaldaraq sahə aktiv vəziyyətdəki təbii tezliyə mənfi təsir etdiyini bildirirlər.

Təbii tezlik nə qədər dəyişdirilə bildi?

Optimal dizaynda:

Mənbə bu dəyişikliyi 11,63 Hz mütləq və %215 nisbi təbii tezlik artımı kimi bildirir.

İzolyatorun kütləsi niyə vacibdir?

Post-optimal analizdə ümumi kütlə məhdudiyyəti 40, 45, 50 və 55 kg kimi müxtəlif səviyyələrdə yenidən optimallaşdırılmışdır.

40 kg yuxarı sərhədində sahə aktiv/söndürülmüş tezlik nisbəti təxminən 2,35 olduğu halda, 55 kg sərhədində təxminən 3,17-yə yüksəlir. Tədqiqatçılar bunun tezlik nisbətində təxminən %34 yaxşılaşmaya və nisbi tezlik sürüşməsinin təxminən %59 artmasına uyğun gəldiyini bildirirlər.

Bununla belə, 60 kg-a qaldırıldıqda tezlik nisbətində mühüm əlavə qazanc yaranmır. Daha böyük konstruksiya daha çox sarğı dövrü tələb edir və polad nüvənin erkən maqnit doyması dizayn qazancını məhdudlaşdıra bilər.

Açıq dövrə keçiricilik analizi nə göstərdi?

80 kg aktiv yük və 10 kN/m paralel yay üçün baza oyadılması altında vibrasiya keçiriciliyi:

\[ TR= \sqrt{ \frac{k_{\mathrm{isolator}}^2+\omega^2c_{\mathrm{isolator}}^2} {(k_{\mathrm{isolator}}-m\omega^2)^2+ (\omega c_{\mathrm{isolator}})^2} } \]

kimi hesablanmışdır.

İşin 20-ci səhifəsindəki Şəkil 20 maqnit sahəsi artdıqca rezonans pikinin sağa, yəni daha yüksək tezliklərə keçdiyini aydın şəkildə göstərir.

0–0,6 T aralığında rezonans tezliyi 5,40 Hz-dən 12,43 Hz-ə, yəni təxminən %130 yüksəlmişdir.

Təxminən 7 Hz niyə kritik nöqtədir?

0 T və 0,6 T keçiricilik əyriləri təxminən 7 Hz ətrafında kəsişir. İşə görə 7 Hz-dən aşağı oyadılmalarda yüksək maqnit sahəsindən istifadə vibrasiya keçiriciliyini azalda bildiyi halda, 7 Hz-dən yuxarı şəraitdə sahəni söndürmək daha yaxşı izolyasiya təmin edə bilər.

Bu xüsusiyyət yalnız maqnit sahəsinin fasiləsiz dəyişdirilməsi ilə deyil, çox sadə ON–OFF idarəetmə məntiqi ilə belə adaptiv davranış əldə edilə biləcəyini göstərir.

ON–OFF skyhook idarəetməsi necə işləyir?

Skyhook yanaşmasında idarəetmə qərarı aktiv kütlənin mütləq sürəti ilə bazaya nəzərən nisbi sürətinə görə verilir:

\[ B_{\mathrm{MRE}}= \begin{cases} B_{\max}, & (\dot{x}-\dot{y})\dot{x}\geq0\\ B_{\min}, & (\dot{x}-\dot{y})\dot{x}<0 \end{cases} \]

İşdə:

• \(B_{\min}=0\) T,
• \(B_{\max}=0,6\) T

kimi istifadə edilmişdir.

Bu qiymətlər tənzimlənə bilən idarəetmə qazancları deyil, MRE sisteminin fiziki OFF və ON sərhədləridir.

PID idarəetməsi aktiv qüvvə yaradırmı?

Xeyr. İşdəki PID idarəetməsi klassik tam aktiv asqı kimi istənilən qüvvəni birbaşa yaradan aktuatora əmr vermir. PID çıxışı MRE-yə tətbiq olunacaq maqnit axını sıxlığına çevrilir.

Beləliklə PID, passiv mexaniki elementin sərtlik və sönümləmə xüsusiyyətlərini fiziki sərhədlər daxilində dəyişdirən yarı-aktiv idarəedici kimi işləyir.

PID qazancları necə seçildi?

Tədqiqatda istifadə olunan yekun qiymətlər:

• \(K_P = 86\,447\) T/mm,
• \(K_I = 347\,894\) T/(mm·s),
• \(K_D = 3923\) (T·s)/mm,
• törəmə filtr əmsalı \(N = 22\) rad/s

kimi bildirilmişdir.

Müəlliflər bu qazancların vibrasiya cavabını yaxşılaşdırmaq məqsədilə mərhələli və evristik şəkildə sazlandığını, yekun müqayisənin yalnız bu konkret tuning üçün keçərli olduğunu xüsusilə qeyd edirlər.

Təsadüfi vibrasiya altında hansı idarəedici daha uğurlu idi?

Təsadüfi baza vibrasiyası 3–9 Hz aralığında diapazonla məhdudlaşdırılmış ağ küy kimi tətbiq edilmiş və baza yerdəyişməsi təxminən −2,5 ilə +2,5 mm arasında saxlanılmışdır.

Passiv sistemlə müqayisədə ON–OFF idarəetmə RMS yerdəyişməni təxminən %38,3, PID isə təxminən %59,9 azaltmışdır. PID-nin RMS yerdəyişməsi ON–OFF idarəetmədən təxminən %35,1 aşağı olmuşdur.

İdarəetmə qüvvələri nə qədər idi?

Təsadüfi vibrasiya ssenarisində mütləq maksimum yarı-aktiv qüvvə:

• ON–OFF skyhook: 480 N,
• PID: 340 N

kimi hesablanmışdır.

RMS idarəetmə qüvvəsi ON–OFF üsulunda 301 N, PID-də 190,5 N-dir. Mənbə PID-nin RMS idarəetmə səylərini təxminən %36 azaltdığını bildirir.

Zərbə oyadılması necə modelləşdirildi?

İkinci ssenaridə bazaya:

• 5 mm amplitudalı,
• 0,1 saniyə davam edən,
• yarımsinus formalı

bir bump/zərbə tətbiq edilmişdir.

PID qazancları dəyişdirilməmiş; təsadüfi vibrasiya sınağında istifadə olunan eyni qiymətlər saxlanılmışdır.

Zərbə altında nəticələr necə idi?

Passiv sistemlə müqayisədə ON–OFF idarəetmə RMS yerdəyişməni %33,9, PID isə %68,4 azaltmışdır. PID həmçinin ON–OFF üsuluna nisbətən təxminən %52,2 əlavə azalma təmin etmişdir.

Zərbədən sonra PID cavabının salınımları daha sürətlə sönümləməsi səbəbindən yerləşmə müddəti də daha qısa görünür.

Zərbə zamanı tələb olunan qüvvə nə idi?

Zərbə ssenarisində hesablanan mütləq maksimum idarəetmə qüvvələri:

• ON–OFF skyhook: 1970 N,
• PID: 440 N

kimi verilmişdir.

RMS idarəetmə qüvvəsi ON–OFF idarəetmədə 345 N, PID-də 88,4 N-dir. Beləliklə, PID-nin RMS idarəetmə səyindəki azalma mənbədə təxminən %74 kimi bildirilir.

ON–OFF idarəetmənin əsas problemi nə idi?

ON–OFF skyhook quruluşu 0 və 0,6 T arasında sürətlə keçid edir. Müəlliflər bu yüksək sürətli keçidin enerji itkisi və istilik yaranması baxımından, xüsusilə yüksək tezlikdə, problem yarada biləcəyini bildirirlər.

Lakin işdə sarğı temperaturu və ya elektrik sərfiyyatı birbaşa ölçülmədiyinə görə bu məqam eksperimental termal yoxlama nəticəsi deyil, idarəetmə quruluşunun praktik tətbiqinə dair mühəndislik qiymətləndirməsidir.

İşin dəstəklədiyi nəticələr

• %25 karbonil dəmir ehtiva edən izotrop MRE-nin saxlama və itki modulları tətbiq olunan maqnit sahəsindən və tezlikdən asılı olaraq dəyişir.
• Üç qollu Generalized Maxwell modeli araşdırılan kiçik deformasiya rejimində eksperimental MRE davranışını aşağı xəta ilə təmsil edə bilmişdir.
• Analitik maqnit dövrə modeli 1–3 A aralığında FEMM nəticələrindən ən çox %6,23 fərqlənmişdir.
• GA–SQP optimallaşdırması müəyyən edilmiş kütlə, ölçü, maqnit doyma və cərəyan məhdudiyyətləri daxilində tənzimlənə bilən izolyator həndəsəsi yaratmışdır.
• Optimal modeldə maqnit sahəsi dəyişdirilərək təbii tezlik 5,40 Hz-dən 17,03 Hz-ə yüksəldilə bilmişdir.
• 0–0,6 T açıq dövrə analizində rezonans tezliyi 5,40 Hz-dən 12,43 Hz-ə keçmişdir.
• İstifadə edilən PID sazlamaları altında PID idarəetməsi təsadüfi və zərbə oyadılmalarında passiv və ON–OFF üsullarından daha aşağı RMS yerdəyişmə və təcil yaratmışdır.
• PID-nin hesablanan RMS idarəetmə qüvvəsi hər iki oyadılmada ON–OFF skyhook üsulundan aşağı olmuşdur.

İşin sübut etmədiyi və ya sınaqdan keçirmədiyi nəticələr

• Optimallaşdırılmış tamölçülü oturacaq izolyatorunun fiziki prototipdə eyni təbii tezlik diapazonunu təmin edəcəyi eksperimental olaraq təsdiqlənməmişdir.
• Real avtomobil, yük maşını, traktor, iş maşını və ya yolsuzluq nəqliyyat vasitəsində yol sınağı aparılmamışdır.
• İnsan iştirakçı üzərində komfort, yorğunluq və ya whole-body vibration performansı ölçülməmişdir.
• Uzunmüddətli MRE yorulması və mexaniki davamlılıq qiymətləndirilməmişdir.
• Sarğı temperaturu və uzunmüddətli termal sabitlik fiziki prototipdə ölçülməmişdir.
• Real elektrik enerjisi sərfiyyatı eksperimental olaraq müqayisə edilməmişdir.
• PID-nin bütün mümkün qazanclar və bütün xarici oyadılmalar altında ON–OFF idarəetmədən üstün olduğu göstərilməmişdir.
• Kəsilmə deformasiyasının artdığı qeyri-xətti Payne-effekti bölgəsində GM3 dəqiqliyi təsdiqlənməmişdir.
• Anizotrop MRE quruluşlarının bu dizayndan daha yaxşı və ya daha pis performans göstərəcəyi müəyyən edilməmişdir.
• Seriyalı istehsal xərci, xidmət müddəti və sənaye etibarlılığı qiymətləndirilməmişdir.

İşin Metodu və Nəticələri

Tədqiqat zənciri

Eksperimental material xarakterizasiyası

GM3 yoxlama xülasəsi

Maqnit modelinin yoxlama xülasəsi

Analitik modelin FEMM-ə görə fərqi cərəyan artdıqca azalmışdır. Analitik nəticələrin hamısı FEMM qiymətlərindən yüksəkdir; bu tendensiya analitik modelin axın sızmasını və fringing təsirini nəzərə almaması ilə uyğundur.

Optimallaşdırma nəticəsinin xülasəsi

Təsadüfi vibrasiya idarəetmə nəticələri

PID iş şəraitində həm RMS yerdəyişmədə, həm də RMS təcildə ən aşağı qiyməti vermişdir.

Zərbə idarəetmə nəticələri

Zərbə oyadılmasında PID-nin passiv sistemə nisbətən RMS yerdəyişmə azalması mənbədə %68,4 kimi bildirilmişdir.

İdarəetmə səyinin müqayisəsi

Mənbədə istifadə olunan PID tuning-i altında PID yalnız vibrasiya cavabını deyil, hesablanan idarəetmə qüvvəsi tələbini də ON–OFF skyhook üsuluna nisbətən azaltmışdır.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri

• MRE materialı eksperimental olaraq xarakterizə edilmişdir; tam optimallaşdırılmış izolyator prototipi hazırlanmayıb.
• Maqnit dövrəsinin yoxlanması fiziki maqnit ölçümü deyil, FEMM müqayisəsidir.
• İdarəetmə nəticələri riyazi simulyasiyaya əsaslanır.
• Real yol profili və avtomobil vibrasiya məlumatları istifadə edilməyib.
• İnsanlı oturacaq sınağı aparılmayıb.
• MRE modeli kiçik deformasiyalı xətti viskoelastik bölgədə keçərlidir.
• Yüksək deformasiyada Payne effekti və digər qeyri-xətti davranışlar əhatə dairəsindən kənardır.
• Ümumi eksperimental MRE nümunə sayı bildirilməyib.
• PID qazancları evristik şəkildə sazlanıb.
• Sarğı isinməsi və elektrik sərfiyyatı fiziki cihazda ölçülməyib.
• Uzunmüddətli yorulma, dövr ömrü və materialın yaşlanması araşdırılmayıb.
• Müəlliflər prototipləmə, elektromaqnit gövdənin istehsalı, dəqiq sarğı dolaması və anizotrop MRE işlərini gələcək tədqiqat kimi göstərirlər.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam orijinal işin adı: Modeling, Design Optimization and Control of a Practical Seat Vibration Isolator Featuring Magnetorheological Elastomer

Müəlliflər: Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi və Ramin Sedaghati.

Məsul müəlliflər: Sina Tavassoli Naini və Ramin Sedaghati.

Bərabər töhfə/bərabər birinci müəlliflik: Mənbədə belə bir bəyan yoxdur.

Qurumlar:

1. Department of Mechanical, Industrial and Aerospace Engineering, Concordia University, Montreal, Quebec, Canada.
2. Department of Bioresource Engineering, McGill University, Ste-Anne-de-Bellevue, Quebec, Canada.

Jurnal: Actuators.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Biblioqrafik məlumat: Actuators 2026, 15, 275.

DOI:10.3390/act15050275

Nəşr tarixi: 18 may 2026. İş 23 mart 2026-da qəbul edilmiş, 11 may 2026-da yenidən işlənmiş və 12 may 2026-da qəbul edilmişdir.

Mənbə növü və rəyçilik statusu: Actuators-da dərc olunmuş tədqiqat məqaləsidir. Mənbədə alınma, yenidən işlənmə, qəbul və nəşr tarixləri açıq şəkildə göstərilmişdir.

Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Əvvəlki işlə əlaqə: Məqalə “Mechanical characterization and dynamic modeling of magnetorheological elastomers under shear mode” adlı və 25–28 mart 2024 tarixlərində Long Beach, California-da keçirilən SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation tədbirində təqdim edilmiş işin əhəmiyyətli dərəcədə yenidən işlənmiş və genişləndirilmiş versiyasıdır.

Maliyyələşdirmə: Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) və Concordia University Faculty Research Support (FRS) dəstəyi göstərilmişdir.

Etika komitəsi: Tətbiq edilmir.

Məlumatlandırılmış razılıq: Tətbiq edilmir.

Məlumatların əlçatanlığı: Müəlliflər işin orijinal töhfələrinin məqalədə olduğunu və əlavə sualların məsul müəllifə yönəldilə biləcəyini bildirirlər.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşmasının olmadığını bəyan edirlər.

Müəllif töhfələri: Konseptuallaşdırma Sina Tavassoli Naini və Ramin Sedaghati; metodologiya Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi və Ramin Sedaghati; proqram təminatı Sina Tavassoli Naini; yoxlama Sina Tavassoli Naini və Alireza Moezi; formal analiz Sina Tavassoli Naini; tədqiqat və təcrübələr Sina Tavassoli Naini və əlaqəli həmmüəlliflər; elmi rəhbərlik, layihə idarəetməsi və maliyyə əldə edilməsi Ramin Sedaghati tərəfindən həyata keçirilmişdir.

Eksperimental əhatə: MRE material nümunələri fiziki olaraq hazırlanmış və maqnitoreometrdə sınaqdan keçirilmişdir. Bunun əksinə, təklif edilən tam oturacaq vibrasiya izolyatorunun həndəsəsi, elektromaqnit davranışı və idarəetmə performansı analitik, sonlu element və simulyasiya üsulları ilə qiymətləndirilmişdir.

Modelləşdirmə məhdudiyyəti: GM3 modeli kiçik deformasiyalı xətti viskoelastik bölgədə istifadə olunur. Böyük deformasiyalarda müşahidə edilən Payne effekti və digər qeyri-xətti davranışlar əsas idarəetmə modelinə daxil edilməyib.

Tezlik diapazonu qeydi: Material sınaqları bölməsində tezlik skanı 1–20 Hz kimi müəyyən edildiyi halda, model parametrlərinin təyin olunması bölməsində 0,1–20 Hz diapazonu göstərilir. Mənbə bu fərq üçün ayrıca izah vermir.

Təbii tezlik və rezonans qeydi: Optimal 3 A iş nöqtəsində təxminən 0,79 T ilə təbii tezlik 5,40 → 17,03 Hz kimi bildirilir. Açıq dövrə keçiricilik işi isə 0–0,6 T diapazonu ilə məhduddur və bu diapazonda rezonans 5,40 → 12,43 Hz dəyişir. Bu iki nəticə fərqli maqnit sahəsi səviyyələrindən əldə edilir və bir-birinin yerinə istifadə edilməməlidir.

İdarəetmə məhdudiyyəti: PID qazancları evristik tuning ilə seçilmiş və bütün bildirilən simulyasiyalarda sabit saxlanılmışdır. Buna görə PID-nin bildirilən üstünlüyü bu konkret modelə, oyadılmaya və qazanc sazlamalarına aiddir.

Sənaye tətbiqi məhdudiyyəti: İş real avtomobil oturacağı, insan iştirakçı, yol sınağı, uzunmüddətli mexaniki yorulma, sarğı temperaturu və ya sahə etibarlılığı ölçmələrini əhatə etmir. Müəlliflər prototipləmə və istehsalı gələcək iş kimi göstərirlər.

Bu Verianla məzmunundakı elmi nəticələr yalnız araşdırılan işə əsaslanır. Mənbədə olmayan eksperimental performans, sahə uğuru və ya kommersiya tətbiqi nəticəsi əlavə edilməyib.