Таҳқиқот ҳадаф дорад бо истифода аз эластомерҳои магнитореологӣ (MRE), ки ҳангоми татбиқи майдони магнитӣ сахтӣ ва хусусиятҳои хомӯшкуниашон тағйир дода мешаванд, изолятори танзимшавандаи ларзиши курсиро таҳия намояд. Кор танҳо як алгоритми идоракуниро пешниҳод намекунад; он аз тавсифи таҷрибавии маводи MRE оғоз карда, моделсозии вискоэластикӣ, тарҳрезии занҷири электромагнитӣ, санҷиши унсурҳои ниҳоӣ, оптимизатсияи геометрии бисёрсоҳа ва идоракунии нимфаъоли ларзишро дар як занҷири ягонаи муҳандисӣ муттаҳид мекунад.

Муҳаққиқон намунаҳои изотропии MRE-ро бо %25 ҳиссаи ҳаҷмии зарраҳои оҳани карбонилӣ омода карда, онҳоро дар реҷаи буриш бо магнитореометр озмоиш кардаанд. Зичии ҷараёни магнитӣ дар доираи 0–0,6 T тағйир дода шуда, рафтори модулҳои нигоҳдорӣ ва талафот вобаста ба басомад ва майдони магнитӣ таҳқиқ шудааст. Модели Generalized Maxwell (GM3) бо се шохаи Maxwell ва дар маҷмӯъ ҳафт параметр барои ифодаи натиҷаҳои таҷрибавӣ интихоб шудааст. Хатои санҷишии модел барои модули нигоҳдорӣ дар доираи %0,25–1,73 ва барои модули талафот дар доираи %0,70–8,11 боқӣ мондааст.

Сипас ин модели мавод ба тарҳи изолятори ларзиши курсӣ бо электромагнит татбиқ шудааст. Дар изолятор қабати MRE дар реҷаи буриш кор мекунад ва ҷараёни ба электромагнит додашуда сахтӣ ва хомӯшкунии самараноки MRE-ро тағйир медиҳад. Модели таҳлилии занҷири магнитӣ бо натиҷаҳои унсурҳои ниҳоии FEMM муқоиса шуда, дар доираи ҷараёни 1–3 A фарқи бузургтарин байни зичии ҷараёни магнитии таҳлилӣ ва ададӣ %6,23 муайян шудааст.

Масъалаи оптимизатсия, ки даҳ тағйирёбандаи геометрии тарҳро дар бар мегирад, тавре сохта шудааст, ки доираи танзими басомади табииро васеъ карда, ҳамзамон маҳдудиятҳои массаи умумӣ, сершавии магнитии MRE, андозаҳои физикӣ, ғафсии MRE ва ҷараёни электромагнитро нигоҳ дорад. Азбаски SQP танҳо дар нуқтаҳои ибтидоии гуногун ба оптимумҳои маҳаллӣ мерасид, усули гибридии GA–SQP, ки алгоритми генетикиро бо SQP муттаҳид мекунад, истифода шудааст. Тарҳи оптималӣ бо массаи умумии тақрибан 53 kg ва ҷараёни печи 3 A дар минтақаи MRE тақрибан 790 mT зичии ҷараёни магнитӣ ба вуҷуд меорад.

Барои сохтори оптималӣ ҳангоми хомӯш будани майдон басомади табиӣ 5,40 Hz ва ҳангоми фаъол будани майдон 17,03 Hz ҳисоб шудааст. Ҳамин тавр, афзоиши мутлақи 11,63 Hz ва афзоиши нисбие, ки дар манбаъ %215 дода шудааст, ба даст омадааст. Барои майдони пасттари 0,6 T дар таҳлили интиқолпазирии ҳалқаи кушода басомади резонанс аз 5,40 Hz ба 12,43 Hz гузариш кардааст.

Дар симулятсияҳои идоракунии нимфаъол системаи пассивӣ, ON–OFF skyhook ва PID муқоиса шудаанд. Дар ларзиши тасодуфии пойгоҳ дар банди 3–9 Hz ҷойивазкунии RMS дар системаи пассивӣ 1,844 mm, дар идоракунии ON–OFF 1,138 mm ва дар идоракунии PID 0,739 mm будааст. Ҳангоми ангезиши зарбаи нимсинусии амплитудааш 5 mm ва давомнокиаш 0,1 сония қиматҳои мувофиқ 1,757 mm, 1,161 mm ва 0,555 mm мебошанд. Бо танзимоти PID-и истифодашуда дар таҳқиқот, PID дар ҳар ду сенарияи симулятсия пасттарин қиматҳои ҷойивазкунии RMS ва шитобро додааст.

Ин натиҷаҳо як маҳдудияти муҳим доранд: гарчанде тавсифи маводи MRE дар лаборатория бо намунаҳои воқеӣ анҷом дода шудааст, изолятори оптимизатсияшудаи пурраи курсӣ ҳамчун прототипи физикӣ сохта ва дар мошини воқеӣ ё системаи курсӣ санҷида нашудааст. Тарҳи электромагнитӣ бо FEMM ва идоракунии ларзиши ҳалқаи пӯшида бо модели математикӣ ва симулятсия арзёбӣ шудааст.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Усули таҳқиқот барои гурӯҳҳое дар Туркия, ки дар самти подвескаи ҳушманд барои воситаҳои нақлиёти заминӣ, мошинҳои корӣ, тракторҳо, нақлиёти вазнини тиҷоратӣ, платформаҳои ҳарбӣ ва курсиҳои операторони зери таъсири ларзиш кор мекунанд, чаҳорчӯбаи таҳқиқотии мутобиқшавандаро пешниҳод мекунад. Махсусан идеяи сохтори нимфаъол, ки ба ҷойи вобастагӣ ба як басомади ягонаи тарҳии системаҳои пассивӣ басомади табииро бо майдони магнитӣ тағйир дода метавонад, қобили таваҷҷуҳ аст. Аммо профилҳои воқеии роҳ, платформаҳои нақлиётӣ дар Туркия, гармшавии дарозмуддати печ, истеъмоли нерӯи барқ, хастагии механикӣ, стандартҳои бароҳатии инсон ва арзиши истеҳсол дар ин таҳқиқот санҷида нашудаанд. Аз ин рӯ, қиматҳои ададии самаранокии таҳқиқот набояд ҳамчун самаранокии саҳроие арзёбӣ шаванд, ки мустақиман ба курсии нақлиёти маҳаллӣ интиқол дода шудааст.

Эластомери магнитореологӣ чист?

Эластомерҳои магнитореологӣ маводи ҳушманданд, ки тавассути паҳн кардани зарраҳои магнитӣ дар дохили матритсаи эластомерӣ ҳосил мешаванд. Дар ин таҳқиқот ҳамчун матритсаи эластомерӣ резини силиконии Ecoflex 00-20 ва ҳамчун фазаи магнитӣ зарраҳои оҳани карбонилӣ бо андозаи миёнаи 3,9–5 µm истифода шудаанд. Ҳиссаи ҳаҷмии зарраҳо %25 аст.

Бартарии асосии MRE дар он аст, ки ҳангоми тағйир додани майдони магнитии аз берун татбиқшаванда хусусиятҳои механикии мавод низ тағйир ёфта метавонанд. Зарраҳои магнитӣ таҳти таъсири майдон бо ҳамдигар таъсири магнитии қавитар ба вуҷуд меоранд; дар натиҷа модули нигоҳдорӣ, модули талафот, сахтии эквивалентӣ ва хусусиятҳои хомӯшкунии мавод метавонанд тағйир ёбанд.

Ин хусусият, бар хилофи изоляторҳои резинии классикӣ бо сахтии доимӣ, имкон медиҳад басомади табиии система ҳангоми кор танзим карда шавад.

Чаро MRE метавонад алтернативаи моеъи магнитореологӣ бошад?

Гарчанде моеъҳои магнитореологӣ метавонанд хеле зуд ҷавоб диҳанд, онҳо мушкилоти амалӣ ба монанди таҳшиншавии зарраҳо, ихроҷ ва зарурати аз нав яксон паҳн кардани зарраҳоро доранд. Дар MRE зарраҳо дар матритсаи сахти эластомерӣ нигоҳ дошта мешаванд, аз ин рӯ қисми муҳими ин мушкилот аз байн меравад.

Ҳадафи таҳқиқот табдил додани ин бартарии MRE ба системаи нимфаъоли изолятсияи ларзиши курсӣ бо талаботи ками энергия мебошад.

Намунаҳои MRE чӣ гуна омода шуданд?

Намунаҳои изотропии MRE-и омодашуда:

• диаметрашон 20 mm,
• ғафсиашон 2,0 mm,
• бо %25 ҳиссаи ҳаҷмии зарраҳои ферромагнитӣ

намунаҳои доирашакл мебошанд.

Зарраҳои оҳани карбонилӣ бо Ecoflex 00-20 омехта шуда, омехта карда ва газаш хориҷ карда шудааст, ба қолаби чопшудаи 3B рехта шуда ва дар ҳарорати хонагӣ 24 соат сахт шудааст.

Тавсифи мавод чӣ гуна анҷом дода шуд?

Намунаҳо дар магнитореометри Discovery HR-3 таҳти ҳаракати ларзонии буриш санҷида шуданд. Таҷрибаҳо дар ҳарорати 20 °C гузаронида шуда, зичии ҷараёни магнитӣ то 600 mT баланд карда шуд.

Дар таҳқиқот барои дар минтақаи деформатсияи хурд мондан амплитудаи деформатсияи камтар аз %0,1 қабул шудааст. Сабаб ин аст, ки дар деформатсияҳои баландтар аз сабаби вайроншавии шабакаҳои пуркунанда–пуркунанда ва пуркунанда–полимер эффекти Payne пайдо мешавад ва мавод аз фарзияи вискоэластикии хаттӣ дур мешавад.

Муҳаққиқон изҳор мекунанд, ки онҳо аз зиёда аз як намунаи изотропии MRE истифода бурда, ҳар як ченкуниро барои ҳар намуна се маротиба такрор кардаанд ва натиҷаҳои гузоришшуда қиматҳои миёна мебошанд. Тағйирёбӣ байни намунаҳо ночиз дониста шудааст. Бо вуҷуди ин, шумораи умумии намунаҳо дар манбаъ нишон дода нашудааст.

Чаро модели Generalized Maxwell интихоб шуд?

Моделҳои классикии феноменологӣ ба монанди Kelvin–Voigt, Maxwell, Standard Linear Solid ва Generalized Maxwell арзёбӣ шудаанд. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки дар доираи васеи басомад ва майдони магнитӣ тавозуни мувофиқтарин байни дақиқӣ ва арзиши ҳисоббарориро модели се-шохаи Generalized Maxwell таъмин мекунад.

Дар модели се-шоха модули нигоҳдорӣ ба таври умум:

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

ва модули талафот:

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

бо муносибатҳои вобаста ба басомад ифода мешаванд.

Модели GM3 дар маҷмӯъ ҳафт параметр дорад ва барои модулҳои нигоҳдорӣ ва талафот қимати \(R^2>0,93\)-ро таъмин кардааст.

Модел маълумоти таҷрибавиро то чӣ андоза хуб пешгӯӣ кард?

Маҷмӯи маълумоте, ки барои санҷиш истифода шуд, аз шароитҳое интихоб гардид, ки барои муайян кардани параметрҳои модел истифода нашуда буданд. Мувофиқи натиҷаҳои Ҷадвали 1-и таҳқиқот, хатои модули нигоҳдорӣ байни %0,25–1,73 ва хатои модули талафот байни %0,70–8,11 тағйир ёфтааст.

Ҳалқаи гистерезиси шиддат–деформатсия дар шароити 1 Hz, 0,2 T ва амплитудаи деформатсияи %0,01 низ нишон медиҳад, ки модели GM3 ҳалқаи таҷрибавиро аз наздик пайгирӣ мекунад.

Изолятори пешниҳодшудаи ларзиши курсӣ чӣ гуна кор мекунад?

Изолятор ҳамчун сохтори электромагнитии меҳвар-симметрӣ ва силиндрӣ тарҳрезӣ шудааст. Сатҳи дохилии даврии MRE-и силиндрии холӣ ба чаҳорчӯбаи ҳаракаткунандаи курсӣ ва сатҳи берунии он ба корпуси собити электромагнит пайваст карда мешавад.

Ҳангоми ба боло ва поён ҳаракат кардани чаҳорчӯбаи курсӣ қабати MRE ба деформатсияи буриш дучор мешавад. Бо тағйир додани ҷараёни ба электромагнит додашуда зичии ҷараёни магнитӣ дар дохили MRE тағйир меёбад; ҳамин тавр сахтӣ ва хомӯшкунии самараноки MRE танзим карда мешавад.

Нақшаи буриш дар саҳифаи 8-уми манбаъ нишон медиҳад, ки қабати MRE байни чаҳорчӯбаи курсӣ, печҳо, пояи электромагнит ва маҳдудкунандаи ҳаракат чӣ гуна ҷойгир шудааст. Буриши сеандоза ва намуди таркишии саҳифаи 9 бошад ҷузъҳои чаҳорчӯбаи курсӣ, MRE, stroke stopper, bobbin, winding coils ва base-ро алоҳида нишон медиҳад.

Кадом маводҳо истифода шуданд?

Қисми болоии чаҳорчӯбаи курсӣ ва нигоҳдорандаи печ ҳамчун Алюминий 6061-T6-и ғайримагнитӣ интихоб шудааст. Ин мавод барои коҳиш додани гардиши ҷараёни магнитӣ дар минтақаҳои номатлуб истифода мешавад.

Пояи интиқолдиҳандаи ҷараёни магнитӣ ва қисми поёнии чаҳорчӯбаи курсӣ бошад ҳамчун пӯлоди 1020 бо карбони кам модел шудааст.

Дар печҳо сими 18 AWG бо диаметри тақрибан 1,0237 mm истифода шуда, барои пешгирӣ аз гармшавии аз ҳад зиёд ҷараёни максималӣ бо 3 A маҳдуд шудааст.

Занҷири магнитӣ чӣ гуна моделсозӣ шуд?

Равиши таҳлилӣ ба қонуни Ampère ва ҳифзи ҷараёни магнитӣ асос ёфтааст:

\[ NI=\sum H_i l_i \]

ва:

\[ \Phi=B_i A_i \]

Пеш аз сершавии магнитӣ:

\[ B_i=\mu_0\mu_rH_i \]

истифода мешавад.

Роҳи магнитӣ ба ҳашт пайвасти алоҳида тақсим шуда, дарозии самаранок ва масоҳати буриши ҳар пайваст аз рӯи параметрҳои геометрӣ ҳисоб шудааст.

Модели таҳлилии магнитӣ бо FEMM то чӣ андоза мувофиқ буд?

Модели таҳлилӣ таъсирҳое ба монанди ихроҷи ҷараён, парокандашавии канорӣ ва нобаробарии фазоии майдонро сарфи назар мекунад, бинобар ин майдони магнитиро каме баланд арзёбӣ мекунад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо бо модели магнитостатикии 2B меҳвар-симметрӣ, ки дар FEMM 4.2 сохта шудааст, муқоиса шудаанд.

Шабакаи FEMM аз 12.015 гиреҳ ва 23.521 унсури секунҷа иборат аст.

Фарқи баландтарин дар 1 A баробар ба %6,23 аст ва бо зиёд шудани ҷараён ду модел ба ҳам наздик мешаванд.

Сахтӣ ва хомӯшкунии MRE чӣ гуна ба модели изолятор ворид мешаванд?

Сахтии эквивалентии буриши MRE:

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

ва коэффисиенти эквивалентии хомӯшкунӣ:

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

муайян шудаанд.

Дар паҳлуи MRE инчунин пружинаи хаттии дорои сахтии доимии 10 kN/m мавҷуд аст. Ин пружина барои кам кардани деформатсияи аз ҳад зиёди статикии буриши MRE зери бори 80 kg истифода шудааст.

Сахтии умумии эквивалентӣ:

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

ва басомади табиӣ:

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

ҳисоб шудаанд.

Ҳадафи оптимизатсия чӣ буд?

Ҳадафи асосии оптимизатсия то ҳадди имкон зиёд кардани фарқи басомади табиӣ байни ҳолатҳои хомӯш ва фаъол будани майдони магнитӣ буд. Функсияи ҳадафи таҳқиқот:

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

муайян ва минимизатсия шудааст. Ҳамин тавр, мақсад он буд, ки махраҷ, яъне басомади табиӣ дар ҳолати фаъол будани майдон, нисбат ба ҳолати хомӯш будани майдон то ҳадди имкон зиёд шавад.

Дар оптимизатсия даҳ тағйирёбандаи геометрӣ истифода шудааст:

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

ва маҳдудиятҳои асосии зерин татбиқ шудаанд:

• Массаи умумии изолятор ≤ 55 kg,
• Зичии ҷараёни магнитӣ дар MRE ≤ 0,8 T,
• Радиус ≤ 130 mm,
• Баландии умумӣ ≤ 205 mm,
• Ғафсии MRE ≥ 10 mm,
• Ҳадди ақал 15 mm фазои озод барои ҳаракати механикӣ,
• Ҷараёни максималии печ = 3 A.

Чаро танҳо SQP истифода нашуд?

Барномасозии квадратии пайдарпай (SQP) ҳангоми оғоз аз се нуқтаи ибтидоии гуногун ба ҳалҳои гуногун наздик шуд. Расми 15 дар саҳифаи 17-уми таҳқиқот нишон медиҳад, ки векторҳои ибтидоии ҳадди поёнӣ, ҳадди болоӣ ва миёна дар қиматҳои гуногуни функсияи ҳадаф қарор мегиранд.

Муҳаққиқон инро ҳамчун нишонаи сохтори ғайрихаттӣ ва дорои якчанд оптимуми маҳаллии масъала арзёбӣ кардаанд. Аз ин рӯ, алгоритми генетикӣ аввал минтақаи оптимуми глобалиро ҷустуҷӯ кард, сипас ҳалли наздик ба оптимуми ёфтаи GA ҳамчун нуқтаи ибтидоӣ ба SQP дода шуд ва такмили маҳаллӣ анҷом ёфт.

GA–SQP кадом геометрияро ёфт?

Функсияи ҳадафи оптимизатсияшуда тақрибан 0,31 дода шудааст.

Хусусиятҳои физикии тарҳи оптималӣ чӣ гуна шуданд?

• Масоҳати самараноки буриши MRE: 72 cm²,
• Ғафсии MRE: 10 mm,
• \(A_{\mathrm{MRE}}/h_{\mathrm{MRE}}\): 72 cm,
• Массаи умумӣ: тақрибан 53 kg,
• Баландӣ: 196,9 mm,
• Радиус: 126,9 mm,
• Шумораи печҳо: 1977,
• Зичии ҷараёни магнитии MRE дар 3 A: тақрибан 790 mT.

Ғафсии MRE дар ҳалли оптималӣ ба ҳадди поёнии иҷозашудаи 10 mm наздик шудааст. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки фосилаи ҳавоии калонтари MRE зичии ҷараёни магнитиро дар дохили MRE кам карда, ба басомади табиӣ дар ҳолати фаъол будани майдон таъсири манфӣ мерасонад.

Басомади табиӣ то чӣ андоза тағйир дода шуд?

Дар тарҳи оптималӣ:

Манбаъ ин тағйиротро ҳамчун афзоиши мутлақи 11,63 Hz ва афзоиши нисбии басомади табиӣ ба андозаи %215 гузориш мекунад.

Чаро массаи изолятор муҳим аст?

Дар таҳлили пас аз оптимизатсия маҳдудияти массаи умумӣ дар сатҳҳои гуногун ба монанди 40, 45, 50 ва 55 kg аз нав оптимизатсия шудааст.

Дар ҳадди болоии 40 kg таносуби басомади майдон фаъол/хомӯш тақрибан 2,35 аст, дар ҳоле ки дар ҳадди 55 kg тақрибан ба 3,17 мерасад. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ин ба беҳбудии тақрибан %34 дар таносуби басомад ва афзоиши тақрибан %59 дар ҷойивазкунии нисбии басомад мувофиқат мекунад.

Бо вуҷуди ин, ҳангоми афзоиш то 60 kg дар таносуби басомад фоидаи иловагии назаррас ба даст намеояд. Сохтори калонтар печҳои бештарро талаб мекунад ва сершавии бармаҳали магнитии ядрои пӯлод метавонад фоидаи тарҳро маҳдуд кунад.

Таҳлили интиқолпазирии ҳалқаи кушода чӣ нишон дод?

Барои бори фаъоли 80 kg ва пружинаи параллелии 10 kN/m, интиқолпазирии ларзиш дар зери ангезиши пойгоҳ:

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

ҳисоб шудааст.

Расми 20 дар саҳифаи 20-уми таҳқиқот ба таври равшан нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани майдони магнитӣ қуллаи резонанс ба тарафи рост, яъне ба басомадҳои баландтар, мегузарад.

Дар доираи 0–0,6 T басомади резонанс аз 5,40 Hz ба 12,43 Hz, яъне тақрибан %130, баланд шудааст.

Чаро тақрибан 7 Hz нуқтаи муҳим аст?

Каҷҳои интиқолпазирии 0 T ва 0,6 T тақрибан дар 7 Hz бурида мешаванд. Мувофиқи таҳқиқот, дар ангезишҳои поёнтар аз 7 Hz истифодаи майдони магнитии баланд метавонад интиқолпазирии ларзишро кам кунад, дар ҳоле ки дар шароити болотар аз 7 Hz хомӯш кардани майдон метавонад изолятсияи беҳтарро таъмин намояд.

Ин хусусият нишон медиҳад, ки рафтори мутобиқшавандаро на танҳо бо тағйири пайвастаи майдони магнитӣ, балки ҳатто бо мантиқҳои хеле соддаи идоракунии ON–OFF низ ба даст овардан мумкин аст.

Идоракунии ON–OFF skyhook чӣ гуна кор мекунад?

Дар равиши Skyhook қарор дар бораи идоракунӣ аз рӯи суръати мутлақи массаи фаъол ва суръати нисбии он нисбат ба пойгоҳ қабул мешавад:

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

Дар таҳқиқот:

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

истифода шудаанд.

Ин қиматҳо фоидаҳои танзимшавандаи идоракунӣ нестанд, балки ҳудудҳои физикии OFF ва ON-и системаи MRE мебошанд.

Оё идоракунии PID қувваи фаъол тавлид мекунад?

Не. Идоракунии PID дар таҳқиқот ба монанди подвескаи пурра фаъол ба актуаторе, ки бевосита ҳар гуна қувваи дилхоҳро тавлид мекунад, фармон намедиҳад. Баромади PID ба зичии ҷараёни магнитие табдил дода мешавад, ки ба MRE татбиқ мешавад.

Аз ин рӯ, PID ҳамчун идоракунандаи нимфаъол кор мекунад, ки сахтӣ ва хусусиятҳои хомӯшкунии унсури механикии пассивиро дар ҳудудҳои физикӣ тағйир медиҳад.

Коэффисиентҳои PID чӣ гуна интихоб шуданд?

Қиматҳои ниҳоии истифодашуда дар таҳқиқот:

• \(K_P = 86\,447\) T/mm,
• \(K_I = 347\,894\) T/(mm·s),
• \(K_D = 3923\) (T·s)/mm,
• коэффисиенти филтри ҳосила \(N = 22\) rad/s

гузориш шудаанд.

Муаллифон махсусан қайд мекунанд, ки ин коэффисиентҳо барои беҳтар кардани ҷавоби ларзиш қадам ба қадам ва ба таври эвристикӣ танзим шудаанд ва муқоисаи ниҳоӣ танҳо барои ҳамин tuning-и мушаххас эътибор дорад.

Дар зери ларзиши тасодуфӣ кадом идоракунанда муваффақтар буд?

Ларзиши тасодуфии пойгоҳ ҳамчун садои сафеди маҳдудшуда дар банди 3–9 Hz татбиқ шуда, ҷойивазкунии пойгоҳ тақрибан байни −2,5 ва +2,5 mm нигоҳ дошта шудааст.

Нисбат ба системаи пассивӣ идоракунии ON–OFF ҷойивазкунии RMS-ро тақрибан %38,3 ва PID тақрибан %59,9 кам кардааст. Ҷойивазкунии RMS-и PID нисбат ба идоракунии ON–OFF тақрибан %35,1 пасттар будааст.

Қувваҳои идоракунӣ чӣ қадар буданд?

Дар сенарияи ларзиши тасодуфӣ қувваи мутлақи максималии нимфаъол:

• ON–OFF skyhook: 480 N,
• PID: 340 N

ҳисоб шудааст.

Қувваи RMS-и идоракунӣ дар усули ON–OFF 301 N ва дар PID 190,5 N аст. Манбаъ гузориш мекунад, ки PID талоши идоракунии RMS-ро тақрибан %36 кам кардааст.

Ангезиши зарба чӣ гуна моделсозӣ шуд?

Дар сенарияи дуюм ба пойгоҳ:

• бо амплитудаи 5 mm,
• бо давомнокии 0,1 сония,
• ба шакли нимсинус

як bump/зарба татбиқ шудааст.

Коэффисиентҳои PID тағйир дода нашудаанд; ҳамон қиматҳое, ки дар таҷрибаи ларзиши тасодуфӣ истифода шуданд, нигоҳ дошта шудаанд.

Натиҷаҳо дар зери зарба чӣ гуна буданд?

Нисбат ба системаи пассивӣ идоракунии ON–OFF ҷойивазкунии RMS-ро %33,9 ва PID %68,4 кам кардааст. PID инчунин нисбат ба усули ON–OFF тақрибан %52,2 коҳиши иловагӣ таъмин кардааст.

Азбаски ҷавоби PID ларзишҳоро баъд аз зарба зудтар хомӯш мекунад, вақти ҷойгиршавӣ низ кӯтоҳтар ба назар мерасад.

Қувваи зарурӣ ҳангоми зарба чӣ қадар буд?

Дар сенарияи зарба қувваҳои мутлақи максималии ҳисобшудаи идоракунӣ:

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

дода шудаанд.

Қувваи RMS-и идоракунӣ дар ON–OFF 345 N ва дар PID 88,4 N аст. Ҳамин тавр, коҳиши талоши идоракунии RMS дар PID дар манбаъ тақрибан %74 гузориш шудааст.

Мушкилоти асосии идоракунии ON–OFF чӣ буд?

Сохтори ON–OFF skyhook байни 0 ва 0,6 T босуръат иваз мешавад. Муаллифон қайд мекунанд, ки чунин ивазшавии босуръат метавонад аз ҷиҳати талафи энергия ва тавлиди гармӣ, махсусан дар басомадҳои баланд, мушкил эҷод кунад.

Аммо азбаски ҳарорати печ ё истеъмоли барқ дар таҳқиқот мустақиман чен карда нашудааст, ин нукта натиҷаи санҷиши таҷрибавии гармӣ нест, балки арзёбии муҳандисӣ оид ба татбиқшавии амалии сохтори идоракунӣ мебошад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Модулҳои нигоҳдорӣ ва талафоти MRE-и изотропӣ бо %25 оҳани карбонилӣ вобаста ба майдони магнитӣ ва басомади татбиқшуда тағйир меёбанд.
• Модели се-шохаи Generalized Maxwell дар реҷаи деформатсияи хурди таҳқиқшуда рафтори таҷрибавии MRE-ро бо хатои кам ифода карда тавонист.
• Модели таҳлилии занҷири магнитӣ дар доираи 1–3 A аз натиҷаҳои FEMM ҳадди аксар %6,23 фарқ кард.
• Оптимизатсияи GA–SQP дар доираи маҳдудиятҳои муайяншудаи масса, андоза, сершавии магнитӣ ва ҷараён геометрияи изолятори танзимшавандаро ба вуҷуд овард.
• Дар модели оптималӣ бо тағйир додани майдони магнитӣ басомади табиӣ аз 5,40 Hz ба 17,03 Hz баланд карда шуд.
• Дар таҳлили ҳалқаи кушодаи 0–0,6 T басомади резонанс аз 5,40 Hz ба 12,43 Hz гузашт.
• Бо танзимоти PID-и истифодашуда, идоракунии PID дар ангезишҳои тасодуфӣ ва зарба нисбат ба усулҳои пассивӣ ва ON–OFF ҷойивазкунии RMS ва шитоби камтар тавлид кард.
• Қувваи ҳисобшудаи RMS-и идоракунии PID дар ҳар ду ангезиш аз усули ON–OFF skyhook пасттар буд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот ё санҷиш накардааст

• Дар прототипи физикӣ таъмин шудани ҳамон доираи басомади табиӣ аз ҷониби изолятори оптимизатсияшудаи пурраи курсӣ таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.
• Дар автомобили воқеӣ, мошини боркаш, трактор, мошини корӣ ё воситаи нақлиёти бероҳ роҳозмоӣ гузаронида нашудааст.
• Дар иштирокчии инсон бароҳатӣ, хастагӣ ё whole-body vibration чен карда нашудааст.
• Хастагии дарозмуддати MRE ва устувории механикӣ арзёбӣ нашудааст.
• Ҳарорати печ ва устувории гармии дарозмуддат дар прототипи физикӣ чен карда нашудааст.
• Истеъмоли воқеии нерӯи барқ таҷрибавӣ муқоиса нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки PID дар ҳамаи коэффисиентҳои имконпазир ва ҳамаи ангезишҳои беруна аз идоракунии ON–OFF беҳтар аст.
• Дақиқии GM3 дар минтақаи ғайрихаттии Payne-effect, ки деформатсияи буриш зиёд мешавад, тасдиқ нашудааст.
• Муайян нашудааст, ки сохторҳои анизотропии MRE нисбат ба ин тарҳ беҳтар ё бадтар кор мекунанд.
• Арзиши истеҳсоли силсилавӣ, муҳлати хизмат ва эътимоднокии саноатӣ арзёбӣ нашудаанд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Занҷири таҳқиқот

Тавсифи таҷрибавии мавод

Хулосаи санҷиши GM3

Хулосаи санҷиши модели магнитӣ

Фарқи модели таҳлилӣ нисбат ба FEMM бо зиёд шудани ҷараён кам шудааст. Ҳамаи натиҷаҳои таҳлилӣ аз қиматҳои FEMM баландтаранд; ин тамоюл бо он мувофиқ аст, ки модели таҳлилӣ ихроҷи ҷараён ва таъсири fringing-ро ба назар намегирад.

Хулосаи натиҷаи оптимизатсия

Натиҷаҳои идоракунии ларзиши тасодуфӣ

PID дар шароити таҳқиқот ҳам барои ҷойивазкунии RMS ва ҳам барои шитоби RMS пасттарин қиматро додааст.

Натиҷаҳои идоракунии зарба

Коҳиши ҷойивазкунии RMS-и PID нисбат ба системаи пассивӣ дар ангезиши зарба дар манбаъ %68,4 гузориш шудааст.

Муқоисаи талоши идоракунӣ

Бо tuning-и PID-и истифодашуда дар манбаъ, PID на танҳо ҷавоби ларзиш, балки талаботи ҳисобшудаи қувваи идоракуниро низ нисбат ба усули ON–OFF skyhook кам кардааст.

Маҳдудиятҳои асосии методологии таҳқиқот

• Маводи MRE таҷрибавӣ тавсиф шудааст; прототипи пурраи оптимизатсияшудаи изолятор сохта нашудааст.
• Санҷиши занҷири магнитӣ ченкунии физикии магнитӣ нест, балки муқоисаи FEMM мебошад.
• Натиҷаҳои идоракунӣ ба симулятсияи математикӣ асос меёбанд.
• Профили воқеии роҳ ва маълумоти ларзиши нақлиёт истифода нашудаанд.
• Таҷрибаи курсӣ бо иштироки инсон гузаронида нашудааст.
• Модели MRE дар минтақаи вискоэластикии хаттии деформатсияи хурд эътибор дорад.
• Эффекти Payne ва дигар рафторҳои ғайрихаттӣ дар деформатсияи баланд берун аз доираи таҳқиқотанд.
• Шумораи умумии намунаҳои таҷрибавии MRE гузориш нашудааст.
• Коэффисиентҳои PID ба таври эвристикӣ танзим шудаанд.
• Гармшавии печ ва истеъмоли барқ дар дастгоҳи физикӣ чен карда нашудаанд.
• Хастагии дарозмуддат, умри даврӣ ва пиршавии мавод таҳқиқ нашудаанд.
• Муаллифон прототипсозӣ, истеҳсоли корпуси электромагнитӣ, печонидани дақиқи печ ва таҳқиқоти MRE-и анизотропиро ҳамчун кори оянда нишон медиҳанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Modeling, Design Optimization and Control of a Practical Seat Vibration Isolator Featuring Magnetorheological Elastomer

Муаллифон: Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi ва Ramin Sedaghati.

Муаллифони масъул: Sina Tavassoli Naini ва Ramin Sedaghati.

Саҳми баробар/муаллифи аввали баробар: Дар манбаъ чунин изҳорот мавҷуд нест.

Муассисаҳо:

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.

Маҷалла: Actuators.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Маълумоти библиографӣ: Actuators 2026, 15, 275.

DOI:10.3390/act15050275

Санаи нашр: 18 майи 2026. Таҳқиқот 23 марти 2026 қабул, 11 майи 2026 бознигарӣ ва 12 майи 2026 пазируфта шудааст.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамтоён: Ин мақолаи таҳқиқотиест, ки дар Actuators нашр шудааст. Дар манбаъ санаҳои қабул, бознигарӣ, пазируфтан ва нашр ба таври равшан оварда шудаанд.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Робита бо кори қаблӣ: Мақола версияи ба таври назаррас бознигарӣ ва васеъшудаи кори “Mechanical characterization and dynamic modeling of magnetorheological elastomers under shear mode” мебошад, ки 25–28 марти 2024 дар чорабинии SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation дар Long Beach, California пешниҳод шудааст.

Маблағгузорӣ: Дастгирии Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) ва Concordia University Faculty Research Support (FRS) зикр шудааст.

Кумитаи ахлоқ: Татбиқ намешавад.

Ризоияти огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии маълумот: Муаллифон изҳор мекунанд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола оварда шудаанд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон эълом мекунанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия — Sina Tavassoli Naini ва Ramin Sedaghati; методология — Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi ва Ramin Sedaghati; нармафзор — Sina Tavassoli Naini; санҷиш — Sina Tavassoli Naini ва Alireza Moezi; таҳлили формалӣ — Sina Tavassoli Naini; таҳқиқот ва таҷрибаҳо — Sina Tavassoli Naini ва ҳаммуаллифони дахлдор; роҳбарӣ, идоракунии лоиҳа ва ҷалби маблағгузорӣ — Ramin Sedaghati.

Доираи таҷрибавӣ: Намунаҳои маводи MRE ба таври физикӣ истеҳсол ва дар магнитореометр санҷида шудаанд. Баръакс, геометрия, рафтори электромагнитӣ ва самаранокии идоракунии изолятори пурраи пешниҳодшудаи курсӣ бо усулҳои таҳлилӣ, унсурҳои ниҳоӣ ва симулятсия арзёбӣ шудаанд.

Маҳдудияти моделсозӣ: Модели GM3 дар минтақаи вискоэластикии хаттии деформатсияи хурд истифода мешавад. Эффекти Payne ва дигар рафторҳои ғайрихаттие, ки дар деформатсияҳои калон мушоҳида мешаванд, ба модели асосии идоракунӣ дохил нашудаанд.

Ёддошт оид ба доираи басомад: Дар бахши таҷрибаҳои мавод скани басомад ҳамчун 1–20 Hz муайян шудааст, дар ҳоле ки дар бахши муайян кардани параметрҳои модел доираи 0,1–20 Hz оварда шудааст. Манбаъ барои ин фарқ шарҳи алоҳида намедиҳад.

Ёддошт оид ба басомади табиӣ ва резонанс: Дар нуқтаи оптималии кори 3 A бо тақрибан 0,79 T басомади табиӣ ҳамчун 5,40 → 17,03 Hz гузориш мешавад. Таҳқиқоти интиқолпазирии ҳалқаи кушода бошад бо доираи 0–0,6 T маҳдуд аст ва дар ин доира резонанс 5,40 → 12,43 Hz тағйир меёбад. Ин ду натиҷа аз сатҳҳои гуногуни майдони магнитӣ ба даст омадаанд ва набояд ба ҷои якдигар истифода шаванд.

Маҳдудияти идоракунӣ: Коэффисиентҳои PID бо tuning-и эвристикӣ интихоб шуда, дар ҳамаи симулятсияҳои гузоришшуда собит нигоҳ дошта шудаанд. Аз ин рӯ, бартарии гузоришшудаи PID ба ҳамин модели мушаххас, ангезиш ва танзими коэффисиентҳо дахл дорад.

Маҳдудияти татбиқи саноатӣ: Таҳқиқот курсии воқеии автомобил, иштирокчии инсон, озмоиши роҳ, хастагии механикии дарозмуддат, ҳарорати печ ё ченкунии эътимоднокии саҳроиро дар бар намегирад. Муаллифон прототипсозӣ ва истеҳсолро ҳамчун кори оянда нишон медиҳанд.

Натиҷаҳои илмии ин муҳтавои Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос меёбанд. Натиҷаи таҷрибавии самаранокӣ, муваффақияти саҳроӣ ё татбиқи тиҷоратие, ки дар манбаъ нест, илова нашудааст.