BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TỐI ƯU,MÔ PHỎNG PHANH LƯU CHẤT TỪ BIẾN
GVHD:TS.Nguyễn Quốc Hưng
Nhóm Th:Nhóm 5
TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013

NỘI DUNG
 Tìm hiểu về lưu chất từ biến và ứng dụng.
1. Giới thiệu chung.
2. Các nguyên tắc cơ bản và ứng dụng của MRF.
2.1 Kết cấu cấu của MRF.
2.2 Từ tính của MRF.
2.3 Các tính chất cơ bản của lưu chất từ biến.
2.4 Biến đổi của lưu chất trong MRF.
3. Hoạt động của các chế độ trong MRF và ứng dụng của nó.
4. Phương pháp thiết kế tối ưu của MRF- các chi tiết cơ bản.
4.1 Một số chi tiết cơ bản của MRF.
4.2 Vấn đề tối ưu hóa trong thiết kế cơ sở của MRF.
4.3 Thiết kế tối ưu MRF dựa trên phần tử hữu hạn.
5.Nghiên cứu thiết kế tối ưu Van lưu chất MRF.
5.1 Hình dạng và mô hình của van lưu chất.
5.2 .Sự tối ưu hóa của các van lưu chấttrong điều kiện giảm áp lựcvàphạm
vi hoạt động.
6. Nghiên cứu thiết kế tối ưu xi-lanh của bộ giảm chấn từ biến.
6.1. Hình dạng và cấu tạo của bộ giảm chấn từ biến
6.2. Tối ưu hoá khoảng động lực của bộ giảm chấn từ biến
 Tìm hiểu về các loại phanh lưu chất từ biến.
 Giới thiệu chung

 Phanh lưu chất từ biến
 Thiết kế tối ưu phanh lưu chất từ biến

NHẬN XÉT CỦA GVHD
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
I.Tìm hiểu về lưu chất từ biến và ứng dụng.

 Giới thiệu
Chất lỏng từ lưu biến (lưu chất từ biến) là thể keo không có các hạt từ hóa khoảng hàng chục
micron (20-50 micron) trên đường kính. Nói chung, lưu chất từ biến bao gồm dầu, thường là
khoáng vật hoặc silicone cơ sở , và thay đổi tỷ lệ phần trăm của các hạt chứa sắt đã được phủ
một vật liệu chống đông tụ. Khi không cho hoạt động , lưu chất từ biến thể hiện định luật
Newton-như. Khi tiếp xúc với từ trường, các hạt chứa sắt được phân tán trong chất lỏng tạo
thành lưỡng cực từ. Những lưỡng cực từ xếp thành hàng theo đường của từ thông. Chất lỏng
được phát triển bởi Jacob Rabinow tại Cục Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ trong cuối những năm

1940.Trong những năm đầu tiên, đã có một loạt các lợi ích trong MRF nhưng lãi suất này nhanh
chóng suy giảm. Trong đầu những năm 1990 đã có sự phục hồi trong nghiên cứu lưu chất từ biến
đó chủ yếu do nghiên cứu và phát triển của Tổng công ty .Mặc dù trong hoạt động tương tự cho
dịch điện lưu biến (ERF) và cốt thép chất lỏng, thiết bị MR có khả năng mạnh năng suất cao hơn
nhiều khi được kích hoạt. Đối với lợi thế này, nhiều cơ chế lưu chất từ biến dựa trên đã được
phát triển như MR van, MR phanh, MR ly hợp, MR van , và bây giờ một số trong số đó là
thương mại. Cũng-biết rằng hiệu suất của hệ thống dựa trên lưu chất từ biến phụ thuộc đáng kể
vào mạch từ kích hoạt, do đó, theo thiết kế tối ưu của các mạch từ kích hoạt, hiệu suất của hệ
thống lưu chất từ biến dựa trên có thể được tối ưu hóa. Gần đây, đã có nhiều nghiên cứu về thiết
kế tối ưu của các thiết bị lưu chất từ biến dựa trên như MR van điều tiết, MR van, MR phanh.
Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất của hệ thống lưu chất từ biến dựa trên có thể
được cải thiện đáng kể thông qua thiết kế tối ưu của mạch từ của hệ thống.
Do đó, chương này tập trung vào các phương pháp thiết kế tối ưu của các thiết bị dựa trên
lưu chất từ biến. Chương trình được tổ chức như sau: Sau khi giới thiệu các chương, nguyên tắc
cơ bản của lưu chất từ biến , lý thuyết đằng sau lưu chất từ biến. Phần 3 đề cập đến các phương
thức được sử dụng trong các thiết bị dựa trên lưu chất từ biến và các thiết bị khác nhau có tính
năng lưu chất từ biến được thảo luận. Trong phần thứ tư, phương pháp thiết kế tối ưu của cơ chế
lưu chất từbiến dựa trên được xem xét. Trong phần này, trước hết là sự cần thiết phải thiết kế tối
ưu của công nghệ sẽ được thảo luận. Sau đó các mạch phân tích từ tính và các môhình của các
thiết bị lưu chất từ biến được xem xét. Ngoài ra, các vấn đề tối ưu hóa các thiết bị lưu chất từ
biến được tìm ra và các phương pháp để giải quyết vấn đề được điều tra. Phần 5,6 và 7 được
dành cho việc giải quyết với các nghiên cứu trường hợp cho thiết kế tối ưu để điển hình lưu chất
từ biến các thiết bị dựa trên như MR van, van điều tiết MR và MR phanh tương ứng.
2.Các nguyên tắc cơ bản và ứng dụng của MRF

2.1 Kết cấu của MRF.
Thông thường MRF gồm những chất lỏng có những hạt chất rắn nhỏ không dính
nhau li ti lơ lửng trong đó,có từ tính,các hợp chất và nguyên tố nghịch từ trong môi
trường không từ tính.Thực tế MRF gồm những hạt từ hóa được như như sắt,hợp kimsắt,
oxit sắt, nitrit sắt, sắtcacbua, sắtcacbonyl, niken và coban.Trong số những hạt này,hạt có

đáp ứng từ tính thích hợp thường được dùng nhiều cho việc hình thành nên MRF là sắt
cacbonyl.Ứng suất chảy tối đa có thể được tạo ra bởi hiệu ứng của MR chủ yếu được xác
định dựa trên độ kháng từ thấp và mức độ cao nhất của độ từ hóa bão hoà của các hạt
phân tán.Do đó những vật liệu có từ tính mềm với độ tinh khiết cao như bột sắt cacbonyl
là thành phần chính để tạo nên cấu trúc thực tế của MRF. Kháchơnsắtcacbonyl, Fe-Co
hợp kimvàhợp kimFe-Ni cũng có thểđược sử dụng nhưvật liệuMR, theo đó, Fegóp phần
vào việctừ hóabão hòacao. Ngược lại,một số vật liệutừ tính nhưMn-Zn ferrite, Ni-Zn
ferritevàferrites có độ từ hóa bão hòa thấp và do đó thích hợp trong việc ứng dụng trong
các ứng dụng của ứng suất chảy thấp.Hạt MR thường rất nhỏ khoảng 0.1-10μm nhưng
mà lớn hơn khoảng 1000 lần so với những hạt khác trong dung dịch sắt từ.Trong MRF
các hạt từ tính nằm trong một vùng phân bố nhất định mà có thể cung cấp một phần thể
tích tối đa mà không làm độ nhớt trong vùng zero tăng một cách không thể chấp nhận
được.Ví dụ thành phần chất lỏng mà có 50% thể tích bột sắt cacbonyl được ứng dụng
trong việc điều khiển moment xoắn trong lĩnh vực điện cơ.
Chất lỏng có chứa hạt tải điện tạo nên một quá trình liên tục của MRF.Ví dụ một
số chất lỏng tương thích gồm như dầu silicon, dầu khoáng, dầu paraffindầu trắng, dầu
thủy lực, dầu biến áp,dung dịch hữu cơ halogen ,diester, polyoxyalkylene, xilicon flo
hóa ,glycon, nướcvà các loại dầuhydrocarbontổng hợp.Sự kết hợp của các dung dịch này
có thể được sử dung như là thành phần hạt tải điện của MRF.
Chất hoạt tính bề mặt,hạt nano,hạt nano từ hóa,hoặc những hạt được phủ từ tính có
thể được thêm vào để làm giảm sự kết tủa của các hạt nặng trong giai đoạn còn dung
dịch.Hiện tượng kết tủa có thể gây ra sự trượt dính mỏng của chất huyền phù.Với sự kết
tủa nhiều hơn,MRF sẽ chịu ảnh hưởng dưới áp lực và tốc độ trượt cao hơn trong thời
gian dài ,dung dịch sẽ dần cô đặc lại.Hiện tượng kết tủa sẽ làm giảm sự ảnh hưởng của
MR nơi mà những hạt trong MRF đong cứng lại và hình thành nên một “khối” cứng nơi
mà gồm những hạt cơ bản có liên kết ổn định do việc hình thành những dãy không hoàn
chỉnh.

Vật liệu có thể ngăn sự kết tủa như sét hữu cơ làm cho sự kết tủa trở nên mềm
hơn. Khi các thành phầncủaMRFcóđộ nhớttương đối thấp, nó sẽ không đông cứng và dễ

dàng.Việc phủ một lớp polymer cũng ảnh hưởng đến tính chất từ tính của các hạt và làm
cho chúng dễ dàng tái phân tán sau khi từ trường không còn nữa.Tuy nhiên,tính chất đặc
trưng của MRF như lực trượt ,ứng suất chảy trong cùng điều kiện sẽ chắc chắn suy giảm
bằng cách thêm lớp phủ vào.Do sự che chắn của các lớp polimer mà ảnh hưởng đến tính
chất từ tính của các hạt.Ngoài ra một số chất phụ gia có thể cải thiện một số tính chất phụ
như ổn định oxy hóahoặcchịu mài mòn.
2.2 Từ tính của MRF
Các thuộc tínhtừ tínhtĩnh củaMRFrất quan trọngđể thiết kếcác thiết bịMRF và
thông thường được đặc trưng bởi tính từ trễ của B-H & M-H. Thông quacác thuộc tínhtừ
tính,sự phụ thuộc của MRF có thể được dự đoán nhờ vào các thiết bị.Dưới ảnh hưởng của
từ trường ,một mô hình chuẩn cho cấu trúc thường được sử dụng để dự đoán ảnh hưởng
của những hạt trong RMF.Mô hình này dựa trên một mạng lưới hình khối có vô số dãy
hạt sắp xếp theo một đường thẳng tương ứng với hướng của từ trường được thể hiện ở
hình 1.
Mô hình mô tả sự biến đổi afin của một chuỗi hạt hình cầu.
Các chuỗi này được xem như là sự biến đổi của cùng khoảng cách giữa hai hạt gần
nhau trong một chuỗi và tăng cùng một tỉ lệ khi MRF biến đổi.Trong trường hợp thực tế ,
kết cấu này khá đơn giản khi các chuỗi được hình thành nên liên kết nhiều khối cầu chặt
chẽ mà có cấu tạo dưới dạng hình trụ.Dưới ứng suất ,các liên kết này có thể biến đổi và
cuối cùng bị phá vỡ. Mặc dùcác hạtphát triển thànhcấu trúc phức tạpkhác nhautrong các
điều kiệnkhác nhau,kết cấu này vẫn có thể cho biết ứng suất chảy diễn ra như thế nào.
Cácphương trình chuyển độngcủamỗi hạttheo từ trườnglà cần thiếtđể đánh giá đặc tính
dung tích của RMF. Tại mộttừ trườngrấtthấp,ten xơ lực từ Fij được tính được khi điểm
lưỡng cực tương tác từng cặp với nhau, moment lưỡng cực từgây rabởi các hạtkhácvà các

bức tườngxung quanh cho các khối cầu cách điện hoặc không từ tính dưới một từ trường
được tính:
2 2
5 7 5
0

3 1
5( ) 2( )
4
πµ µ
 
= − +
 
 
 
ij ij
ij ij ij
p ij ij ij
r r
F m mr mr m
r r r
Fij là ten sor lực từ tác dụng lên hạt i từ hạt j,μp
:
độ dẫn từ của hạt,μ0:độ dẫn từ chân
không của hạt,
:
ij
r
vị trí từ hạt j đến I và m là mo ment lưỡng cực từ được gây ra bởi các
hạt trong MRF:
3
0
4
πµ µ β
=
f

m a H
H: là từ trường điều, a: là đường kính của hạt và
β
được tính:
2
µ µ
β
µ µ
−
=
−
f p
f p
:
f
µ
độ dẫn từ riêng của dung dịch tải điện.
Ở từ trường cao độ lớn của mo ment lực từ xem như là điểm lưỡng cực từ độc lập khi từ
tính của hạt đạt độ bão hòa.Trong trường hợp này moment lưỡng cực từ được tính :
3
4
3
π µ
=
s s
m a M
μsMslàtừ hóabão hòa củacáchạt, đó là khoảng1,7x106A/mchokhối sắtvà0.48x106A/mcho
ôxit sắt từ.

2.3. Các nguyên tắt cơ bản của tính chất lưu biến:

Lưu biến học là một ngành của cơ học nghiên cứu biến dạng của vật liệu . Lưu
biến học làmộtlĩnh vực liên ngànhvà được sử dụngđể mô tảcác đặc tính củanhiều loại vật
liệunhư dầu mỏ,thực phẩm, mực in, polyme, đất sét, bê tông, nhựa đường….Các thông số
và đại lượng của lưu biến có thể được dùng để xác định ảnh hưởng của vật liệu phi
Newton, vật liệu đàn hồi như là một hàm của thời gian.Mức độ ổn định của hàm khi đứng
yên hoặc trong suốt quá trình lưu chuyển,độ nhớt trượt bằng 0,hoặc độ nhớt tối đa của
dòng chất lỏng để ngăn chặn sự kết tủa.Công thức độ nhớt dựa trên cơ sở lý thuyết thủy
lực động học cho sự phân tán loãng của những hạt hình cầu được tìm ra bởi Einstein
khoảng 100 năm cách đây .Công thức được suy ra từ:
1 2.5
η φ
= +
r
η
r
: là độ nhớt tương đối chất huyền phù
φ
: là phần khối lượng chất hòa tan nỗi lơ lửng hoặc hạt giống hình cầu.
Việc thêm các hạt rắn vào dung dịch làm tăng ố lượngcủa các hạtvà do đólàm
tăngtỉ lệkhối lượngcủa các hạt.Khi thể tích của các hạt tăng lên, độ nhớt tăng lên .Sook
cho rằng nồng độ tối đa của các hạt
max
φ
nên được kết hợp trong mối liên quan giữa độ
nhớt và nồng độ.
max
2.5
(1 )
φ
φ

η
φ
=
−
r
Tuy nhiên những công thức này không phụ thuộc vào hình dạng và độ cứng của
hạt Do đó, TodavàFurusemở rộng công thức để cho thấy kích thướt của các hạt ảnh
hưởng đến độ nhớt như thế nào

3
1 0.5
(1 )
φ
η
φ
−
=
−
r
3
1 0.5
(1 ) (1 )
κφ φ
η
κφ φ
+ −
=
− −
r
κlàhệ số hiệu chỉnhcó thểphụ thuộc vàokích thướcvà mật độcủa các hạt. Độ nhớt củachất

lỏng có thểđược tăng lên vớisố lượngbổ sung củacác hạt rắn. Tuy nhiên, cùng lúc đó,tính
chất của chất lỏng sẽ thay đổi và phân ra từ chất lỏng Newton Nói chung, ứng suất
cắtτtăngvớitốc độ cắtdy/duthường có thểđược đặc trưng bởicácmối quan hệ.
( )
τ τ η
= +
n
y
du
dy
τy, ηvà nlà hằng số,τylàứng suấtvàηlà độ nhớt động.
Chất lỏng Newton xay ra khi các dòng chất lỏng không có ứng xuất chảy hoặc τy
bằng 0 và n bằng 1.Độ nhớt của chất lỏng Newton không phụ thuộc vào thời gian và tốc
độ cắt. Hình2 cho thấyviệc phân loạichất lỏngdựa trên tính chấtlưu biến.Như thể hiện
trong hình,tính chất của chất lỏng có thể được chia thành chất lỏng Newton và chất lỏng
phi Newton như nhựa,Binghamnhựa, chất lỏnggiảnhựavàchất lỏng giãn nỡ được. Chất
lỏngđược cho lànhựakhiứng suất cắtphải đạtmột giá trịtối thiểu nào đótrước khi nóbắt đầu
tuôn chảy.Nếu vật liệu là nhựa Bingham thì n=1 .Chất lưu giả dẻo hoặc chất lưu trượt
dính mỏng độ nhớt động lực giảm khi tốc độ cắt cao .Chất lỏng trượt đọng dày hoặc chất
lỏng giãn nỡ thì ngược lại, độ nhớt động học tăng khi tốc độ cắt tăng .Chất lỏng trượt
đọng dày n>1,chất lỏng trượt dính mỏng n<1.

2.4 Biến đổi của lưu chất trong MRF:
MRF hoạt động khi có từ trường tác động nơicác hạtđược tổ chứcvới nhau đểhình
thành chuỗisong song.Sự tương tác giữa các hạt làm cản trở ứng suất cắt với với một mức
độ nhất định mà không phá vỡ và đồng thời không làm tăng độ nhớt của dòng chất
lỏng.Trong một số trường hợp,tính chất của MRF được mô ta bởi loại nhựa
Bingham.Khi nhựa này được biến đổi hoặc kết hợp giữa hai loại lại với nhau chẳng hạn
như ma sát nhớt và coulomb cũng được sử dụng để mô tả tính chất của MRF.Khi không
có từ trường MRF như một chất lỏng bình thường được gọi là chất lỏng Newton.Có

nhiều yếu tốảnh hưởng đếncác tính chấtlưu biếncủaMRF như mật độ ,kích thước của
hạt ,sắp xếp hình dạng ,đặc tính của dòng chất lỏng mang hạt tải điện,chất thêm vào
,nhiệt độ và từ trường đặt vào.Sự liên quan của các yếu tố này rất phức tạp và quan trong
trong việc xây dựng các phương pháp để cải thiện tính chất của dòng chất lỏng cho các
ứng dụng phù hợp.MRF tốt phải có độ nhớt và độ kháng từ của các hạt thấp mà không
ảnh hưởng đến từ trường bên ngoài và có thể đạt được ứng suất tối đa khi có từ trường
tác động.Gross tìm thấy một loại van cho chất dẫn từ trong quá trình nghiên cứu mà cho
thấy được ưu điểm của những hạt có kích thướt lớn hoặc chất huyền phù nặng mà có thể
tăng kích thướt của khe hở và cũng có thể làm tăng dòng chảy của lưu chất.Tuy nhiên có
cũng có xu hướng kết tủa lại khi thoát khỏi dòng dung dịch.
Một số kỹ thuậtthườngcần thiết đểlàm tăngứng suất, bằng cách tăngcác phầnkhối
lượngcủa các hạtMRhoặcbằng cách tăngcường độ của từtrường bên ngoài .Tuy nhiên
không có kỹ thuật nào mong muốn tăng thêm khối lượng cho hạt MRF cũng như làm

giảm độ nhớt của vật liệu.Trong liên kết,hạn chế hình dạng, kích thước của các thiết bị
MR mà có khả năng sử dụng vật liệu đó và một từ trường cao hơn đáng kể làm tăng thêm
sử dụng năng lượng của thiết bị.Để khắc phục khó khan đó,Calson đã giới thiệu vật liệu
hạt hỗn hợp mà được sử dụng như hạt rắn thay vì cabonnyl.MRF này tăng ứng suất dễ
dàng mà không cần tăng khối lượng của hạt hay tăng cường độ điện trường.
2.5 Các loại MRF
MRF đóng vai trò quan trọng trong trongsự phát triển củacác thiết bịdựa trênMRF.
Hơn nữa,mô hình chính xáccó thể dự đoánhiệu suất của cácthiết bịMRFlà mộtphần quan
trọng trong việc chế tạo ra các thiết bị.MRF thể hiện tính chất phi tuyến khi bị từ trường
tác động. Một loạt cácmô hình phi tuyếnđã được sử dụngđể mô tảMRF, bao gồm cácmô
hìnhnhựaBingham,mô hình biviscous,mô hình Herschel-Bulkley và mô hình nhựa
Erying. Mặc dù đã cómột số mô hìnhđã được phát triểnvà áp dụng choMRF, hai mô
hìnhphổ biến nhấtđã đượcsử dụng rộng rãivới độ chính xácvàchi phí tính toánhợp lýlà mô
hìnhnhựaBinghamvà mô hìnhnhựaHerschel-Bulkley. Vì vậy, trongchương nàyhai mô
hìnhcấuđược sử dụng.
Mô hình nhựa Bingham:

Mô hình nhựa Bingham gồm phần tử nhựa cứng liên kết song song với chất nhớt
Newton.Loại này thì ứng suất cắt tỉ lệ thuận với tốc độ cắt và được biểu thị như sau:
( )sgn( )
τ τ γ ηγ
= +
& &
y
H
τ
: Ứng suất cắt trong chất lỏng.
τ
y
: Ứng suất chảy
η
: Độ nhớt của chất dẻo khi không có từ trường (là độ biến dạng trượt).
Sgn: là hàm dấu.Đó là chất lỏng ở trạng thái đứng im ,ảnh hưởng bởi độ nhớt đàn
hồi cho đến khi tốc độ cắt lớn hơn giá trị tới hạn
τ
y
trong khi nó di chuyển như một chất
lỏng Newton khi vượt qua giá trị tới hạn. Mô hìnhnhựaBinghamđượcthể hiện trong hình3
thể hiện những tính chất MRF phụ thuộc vào ứng suất.


γ
&
 
!""
#$%&$'
()*)+"

(,(-'
Hình 3: Nhớt dẻo thường dùng để mô tả lưu chất từ biến
Sự đơn giản củamô hình haitham số nàyđã dẫn đến việcsử dụng rộng rãi trong việc điều
khiển chất lưu, đặc biệt là ERvàMRF.
Mô hình nhựa Herschel-Bulkley
Trong trường hợp này,chất lỏng sẽ bị trượt dày hay trượt mỏng,đặc biệc là khi
MRF chịu tốc độc cắt cao,cấu tạo này sẽ cho kết quả tốt hơn.Trong truong hợp này nhựa
Herschel-Bulkley là phù hợp và được biểu thị như sau:
1/
( ( )sgn( ) )sgn( )
τ τ γ γ γ
= +
& & &
m
y
H K
K:là thông số độ đặc
m: là hệ số chất lỏng của MRF
m>1: chất lỏng trượt mỏng,m<1: chất lỏng trượt dày,m=1 Herschel-Bulkley giống như
nhựa Bingham.
Đáng chú ý là các thông số này được thiết lập khi không có từ trường tác
động.Nhưng thực tế,các thông số này bị ảnh hưởng bởi từ trường. Zubieta đã đề xuất

nhựa cho MRF dựa trên nhựa Bingham là căn bản kết hợp với nhựa Herschel-
Bulkley.Các mô hìnhnày sau đó đượcáp dụngtrongmột số nghiên cứu.Tính chấtlưu
biếncủaMRFphụ thuộcvàotừ trườngvà có thểđược ước tính bằngcông thức sau:
2
0
( )(2 )
α α

− −
∞ ∞
= + − −
SY SY
B B
Y Y Y Y e e
trong đó Ylà viết tắt củamộtthông sốlưu biếncủaMRFnhư ứng suất chảy,độ nhớt, thông
số độ đặc, hệ số chất lỏng. Giá trị củatham sốYcó xu hướngtừkhông đến giá trị bão hòa là
hệ số moment bão hòa của Y. Blà mật độtừ trườngđược đặt vào. Các giá trị củaY0,, được
xác định từkết quả thí nghiệmsử dụngphương phápđiều chỉnh đường congphù hợp.
3. Hoạt động của các chế độ lưu chất từ biến ( MRF) và ứng dụng của nó
3.1 Chế độ van
Hình 4a sơ đồ hiển thị chế độ van đã được sử dụng trong nhiều thiết bị MR nơi dòng chảy
của lưu chất từ biến giữa các tấm động hoặc một ống dẫn được tạo ra bởi sự giảm áp lực. Từ
trường, được áp dụng vuông góc với hướng của dòng chảy, được sử dụng để thay đổi các thuộc
tính lưu biến của lưu chất từ biến để kiểm soát dòng chảy. Vì vậy, sự gia tăng căng thẳng hoặc
độ nhớt năng suất làm thay đổi tiết diện vận tốc của chất lỏng trong khoảng cách giữa hai tấm.
Profin tốc độ điển hình cho Bingham-plastic của chế độ van được minh họa trong hình 4b. Profin
tốc độ chứa đựng pre - sản lượng vùng , nơi gradient vận tốc là số không trên toàn khu vực ống .

Hình 4. Chế độ van trong ứng dụng MR
Profin tốc độ của MRF giữa hai tấm song song có thể được đại diện bởi các mối quan
hệ sau đây [47]
1/ 1 1/ 1 1/
1
1/ 1 1/
2
1/ 1 1/ 1 1/
3
2

( ) ( ) [( ) ( ) ]
1 2 2
( ) ( ) ( )
1 2
2
( ) ( ) [( ) ( ) ]
1 2 2
n n n
n n
n n n
n P d y
u y
n KL
n P d
u y
n KL
n P d y
u y
n KL
δ δ
δ
δ δ
+ +
+
+ +
∆ − +
= +
+
∆ −
=

+
∆ − −
= −
+
Ở đây, n = 1 / m, u1 và u3 là profin tốc độ của cột - lưu lượng dòng vùng giáp với vách ống
hình chữ nhật, và u2 là profin tốc độ qua tâm pre - lưu lượng hoặc khoảng đầu ống . là độ dày
vùng van, mà là một thông số quan trọng của dòng chảy. Như từ trường tăng lên, mà là một
thông số quan trọng của dòng chảy. do đó, pre - lưu lượng độ dày do đó thắt lại dòng chảy qua
ống Một kháng cao được sản xuất theo phương thức van có thể được sử dụng trong nhiều ứng
dụng như van, van và thiết bị truyền động [48-51].
3.2 Chế độ cắt
Chế độ làm việc thứ hai cho các thiết bị kiểm soát chất lỏng là chế độ cắt trực tiếp lưchất từ
biến ( MRF) nằm giữa hai mặt, qua đó một mặt trượt hoặc quay so với khác, với trường từ tác
dụng thẳng đứng đến hướng của chuyển động của những mặt cắt này. Hình 5 trưng bày khái
niệm này của chế độ cắt đưa vào ứng dụng lưu chất từ biến

Chế độ cắt trực tiếp đã được nghiên cứu kỹ lưỡng đặc biệt là trong công nghệ giảm chấn MR.
Masri và cộng sự. [52] đề xuất một đường cong phù hợp kỹ thuật để đại diện cho các lực lượng
khôi phục phi tuyến của một thiết bị ER để mô tả các hành vi tài liệu ER dưới tải tĩnh và động
trên một phạm vi rộng các lĩnh vực điện. Spencer và cộng sự. [53] đã phát triển một mô hình
hiện tượng mà là dựa trên mô hình trễ Bouc-Wen cải tiến để đại diện cho MR giảm chấn. Hơn
nữa, Wereley et al. đã đề xuất một cách tiếp cận không chiều để mô hình các loại van điều tiết
cắt (chế độ cắt tuyến tính, trống quay và van điều tiết đĩa quay)[54].Trong nghiên cứu, các
Bingham-nhựa, biviscous, và các mô hình Herschel-Bulkley được xem xét.Về chế độ của các
van điều tiết trong điều kiện vận tốc cao và đầu vào lĩnh vực cao, Lee et al. [55] đề nghị
Herschel-Bulkley cắt mô hình để phân tích hiệu suất của hệ thống van điều tiết tác động.Hơn
nữa, Neelakantan et al. [56] kết hợp một hồ sơ phần khối lượng của các hạt với một kỹ thuật
phân tích để tính mô-men xoắn truyền trong nanh vuốt trải qua ly tâm hạt. Ảnh hưởng của ly tâm
ở tốc độ quay cao và những vấn đề niêm phong tiếp theo liên kết với nó có thể được giảm nhẹ
bằng các mô hình đề xuất.

Tính năng đặc biệt của chế độ trực tiếp cắt như đơn giản, đáp ứng nhanh, giao diện đơn giản
giữa đầu vào và đầu ra điện năng lượng cơ học sử dụng từ trường, và khả năng kiểm soát những
tính năng mà làm cho công nghệ MRF thích hợp cho nhiều ứng dụng như bộ giảm xóc, phanh,
bộ ly hợp và các thiết bị đánh bóng [56-59].
3.3 chế độ nén
Chế độ làm việc thứ ba của lưu chất từ biến là chế độ nén thể hiện trong hình 6.Chế độ này
đã không được nghiên cứu rộng rãi. Chế độ siết chặt hoạt động khi một lực tác dụng được áp
dụng cho các tấm trong cùng một hướng của từ trường để giảm hoặc mở rộng khoảng cách giữa
các tấm song song gây ra sự nở chặt. Trong chế độ nén, lưu chất từ biến phải chịu tác động (luân

phiên giữa sức căng và nén) hoặc tĩnh (riêng sức căng hoặc nén) tải trọng. Như từ trường tính các
hạt, chuỗi hạt được hình thành giữa các bức tường trở nên cứng nhắc với những thay đổi nhanh
chóng về độ nhớt.Các chuyển vị tham gia vào chế độ ép tương đối rất nhỏ (vài mm) nhưng yêu
cầu lực lớn.
Chế độ nén đã được trình bày bởi Stanway et al. [60] vào năm 1992. Họ đã nghiên cứu việc
sử dụng các chất lỏng ER trong chế độ nén và thấy rằng ứng suất đàn hồi tạo ra dưới kích thích
Dc có thể vài lần lớn hơn với chế độ cắt . Kết quả tương tự sau đó được khảo sát bởi Monkman
[61] cho chất lỏng dưới áp lực nén. Do đó, điều tra hệ thống đã được thực hiện bởi nhiều nhà
nghiên cứu đánh giá các đặc tính cơ học và điện tử của ER và lưu chất từ biến trong nén dòng
chảy . Mặc dù thực tế rằng mô hình nhựa Bingham đã được sử dụng để mô tả chế độ của chất
lỏng ER trong chế độ cắt, Nilsson và Ohlson [62] đã không được khuyến cáo sử dụng mô hình ở
chế độ ép Bingham thông số thử nghiệm từ chế độ cắt không có cơ sở để tính các chế độ xử lí ép.
Sproston et al. [63] đặc điểm hiệu suất của chất lỏng ER trong chế độ ép động sử dụng một mô
hình hai nhớt dưới một hiệu điện thế không đổi hoặc một lĩnh vực liên tục. Sau đó, Sproston và
El Wahed [64] sử dụng mô hình để đánh giá phản ứng của chất lỏng để một bước thay đổi trong
lĩnh vực áp dụng và ảnh hưởng của kích thước của pha rắn. Mặc dù mô hình là hữu ích để dự
đoán giá trị đỉnh của đầu vào và lực lượng truyền [65], một mô hình tinh tế hơn là cần thiết, theo
tác giả, để dự đoán các biến thể thời gian chi tiết. Vì vậy, một cách tiếp cận mới của biến đổi mô
hình bi-nhớt được phát triển bởi El Wahed et al. để mô hình xử lí của một tế bào chế độ ép ER
điều kiện năng động [66, 67]. hơn nưa Yang và Zhu [68] mở rộng mô hình sau này bằng cách kết

hợp điều kiện trượt Navier để có được vận tốc xuyên tâm, áp lực dốc, áp lực và lực ép.
Ứng uất dư được tạo ra bỡi hình thức ép là sự ứng suất cao nhất trong số các chế độ khác và
có thể được sử dụng trong rung động tắt dần với biên độ thấp và lực tác dụng cao[69, 70]. Trong
sự cô lập rung động của hệ thống kết cấu, sự rung động không mong muốn trong một dải tần số
tương đối cao có thể được suy yếu bằng cách kích hoạt MR gắn kết. Ví dụ để kiểm soát độ rung
là công cụ gắn kết cô lập [71], turbo-máy móc [72] và màng mỏng ép van điều tiết [73]. Một ứng
dụng thú vị về chế độ ép có liên quan đến các thiết bị kiểm tra mà người dùng có thể kiểm tra
được lực cản bằng cách chạm và di chuyển một công cụ [74].

3.4 Kết hợp của chế độ
Một số ứng dụng của chất lỏng đáp ứng lĩnh vực tận dụng lợi thế của sự kết hợp của hai chế
độ cho một sức mạnh lớn hơn và chức năng.Ví dụ, bộ giảm chấn có thể được xây dựng trong ba
chế độ khác nhau [75]. Một cách chung, phương thức triển lãm cắt Couette chảy qua đường vòng
vòng, trong khi một dòng chảy van được đặc trưng bởi dòng chảy Poiseiulle thông qua đường
vòng hình khuyên. Sự kết hợp của họ thường cung cấp cho ứng suất cao hơn so với nhấn mạnh
sản xuất theo phương thức hoạt động cá nhân. Kamath et al. [76] đã thể hiện trong phân tích và
thử nghiệm của họ về xử lí Bingham nhựa hỗn hợp (van và cắt) chế độ giảm chấn dashpot có
giảm xóc bị động cao hơn so với chế độ giảm chấn lưu.Chế độ giảm chấn hỗn hợp có tác dụng
thứ cấp của nhớt kéo như một kết quả của sự chuyển động của đầu piston, thay vì dựa vào
gradient áp lực phát triển của người đứng đầu piston để đẩy chất lỏng thông qua khoảng cách
được tạo ra bởi các điện cực cố định.Wereley và Pang [75] đã phát triển phi tuyến bán ổn định
ER và mô hình giảm chấn MR sử dụng Bingham cơ chế dòng chảy cắt nhựa lý tưởng để mô tả
các giảm xóc nhớt tương đương liên tục của các bộ giảm chấn.Độ dày cắm là biến mạnh góp
phần vào xử lí van điều tiết cho cả hai dòng chảy và chế độ hỗn hợp.
Trong một nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện bởi Kulkarni et al. [62], các ofhe kết hợp
thực hiện ép và chế độ cắt của lưu chất từ biến đưa vào tải trọng động đã được nghiên cứu . Mặc
dù chế độ ép có thể sinh ra độ bền cực đại trong số tất cả các chế độ, việc bổ sung các chế độ ép
để chế độ cắt không luôn luôn cung cấp cho một độ bền tốt hơn so với chế độ cắt một mình. Tuy
nhiên, Tang et al. [77] chứng minh rằng hiệu suất cắt tress có thể được cải thiện đáng kể bằng
cách nén lưu chất lưu biến theo hướng từ trường trước khi quá trình cắt được thực hiện.

4. Phương pháp thiết kế tối ưu MRF – chi tiết cơ bản.
4.1 Một số chi tiết cơ bản của MRF.
Rõ ràng mô phỏng của hệ thống cơ sở MRF là bài toán phân tích ngẫu lực : điện
tử phân tích và hệ thống thuỷ lực phân tích. Mục đích của việc mô phỏng của thiết bị cơ
sở MRF là để phát hiện mối quan hệ giữa công suất điện áp dụng ( thường áp dụng cho
dòng cuộn dây ) và công suất cơ năng như là sụt áp suất cho MR van, làm giảm lực cho
MR bộ giảm chấn, mômen hãm cho MR phanh và truyền mômen cho MR bắt chặt. Để có
được mô phỏng của thiết bị cơ sở MRF, thứ nhất các mạch từ của thiết bị cơ sở MRF nên
được giải. Nói chung, mạch tư có thể được phân tích sử dụng định luật của Kirchoff nam
châm như sau :
k k turns
H l N I=
∑
Hk là cường độ từ trường đưa vào mối liên kết k
th
của mạch điện và l
k
là chiều dài
hữu ích của mối liên kết. N
turns
là số vòng của cuộn dây và I là dòng áp dụng. Quy tắc bảo

vệ từ thông của mạch điện được tính bằng:
kk
AB=Φ
Φlà từ thông của mạch điện, A
k
và B
k
là diện tích mặt cắt ngang và mật độ từ thông

của mối liên kết k
th
, lần lượt. Đặc biệt là mối liên kết thêm được sử dụng làm cho lời giải
chính xác có thể đạt được. Tuy nhiên, điều này tăng tải tính toán.Nơi từ trường thấp, mật
độ từ thông B
k
, tăng cân xứng với H
k
cường độ từ trường như sau :
kkk
HB
µµ
0
=
µ
0
là độ từ thẩm của không gian tự do (
µ
0
= 4π10
-7
Tm/A) và
µ
k
là tính thấm tương
đối của vật liệu làm nên mối liên kết k
th
. Khi từ trường trở nên lớn, khả năng của nó để
phân cực vật liệu có từ tính giảm và vật liệu chính nó là gần bằng nam châm đã bão hoà.
Nói chung, đường từ hóa phi tuyến được dùng để diễn tả tính từ của vật liệu. Nơi từ

trường thấp, khai thác mối quan hệ tuyến tính đường kẻ (16) vào xem xét, mật độ từ
thông và cường độ trường của mối liên kết k
th
của mạch tư có thể khoảng tính như sau :
0
1,
turns
k
n
k i k
i i k
k i i
N I
B
l l A
A
µ
µ µ
= ≠
=
+
∑
1,
turns
k
n
k k
k i
i i k
i i

N I
H
A
l l
A
µ
µ
= ≠
=
+
∑
Bằng cách dự đoán tính từ của vật liệu làm nên thiết bị MR là tương tự (
µ
1
=
µ
2
=…
µ
n
=
µ
)), mật độ từ thông và cường độ trường qua thể tích MRF hoạt động có thể tính như
sau :
0
1
turns
mr
mr i MR
i

mr i
N I
B
l l A
A
µ
µ µ
=
+
∑
turns
mr
mr mr i
mr
i
i
N I
H
A l
l
A
µ
µ
=
+
∑

µ
mr
và

µ
lần lượt là tính thấm tương đối của MRF và vật liệu làm nên thiết bị MR.
Nó được lưu ý tính thấm của MRF nhỏ hơn nhiều so với của vật liệu của vùng hoạt động
van, do đó từ công thức (20) cường độ từ trường của mối liên kết MRF có thể gần bằng :
mr turns mr
H N I l=
Hằng số thời gian quy nạp (T
in
) và tiêu thụ năng lượng (N) của thiết bị cơ sở MRF
có thể tính như sau :
winin
RLT =
w
RIN
2
=
L
in
là độ tự cảm của cuộn dây được tính :
/
in turns
L N I= Φ
, R
w
là sức cản của dây
cuộn dây mà có thể được tính:
c
w w w turns
w
r

R L r N d
A
π
= =
Dựa vào công thức trên, L
w
là bề dài của dây cuộn dây, r
w
là sức cản mỗi bề dài
đơn vị của dây cuộn dây, d
c
là đường kính trung bình của số cuộn dây, r
w
là diện tích mặt
cắt ngang chữ thập của dây cuộn dây, r là điện trở suất của dây cuộn dây, r = 0.01726E-
6
Ω
mcho dây đồng, N
turns
là số vòng dây của cuộn dây mà có thể được gần giống bằng
/
turns c w
N A A=
, và Điện xoay chiều là diện tích mặt cắt ngang của cuộn dây.
Trong ứng dụng nào đó, nam châm điện được dùng trong kết hợp với nam châm
vĩnh cửu để điều khiển tính chất lưu biến của MRF khi được trình bày trong Hình 7.
Trong trường hợp này, nam châm vĩnh cửu được dùng để dịch chuyển trạng thái đóng
( dòng không đưa vào cuộn dây ) độ nhớt của MRF đến giá trị đã chọn và nam châm điện
được dùng để điều khiển giá trị độ nhớt khác nhau quanh giá trị này. Tình huống đáng
lưu ý là nơi mạch từ được thiết kế sao cho độ nhớt MRF là cực đại khi không dòng điện

qua cuộn dây. Đây là đặc biệt có ích khi thiết bị dựa trên những mạch từ bị chặn bởi phần
chính thời gian hoạt động của nó ( như là đưa vào cơ cấu thả, ví dụ ). Cường độ từ trường
qua thể tích hoạt động của MRF là định bằng:

'
.'


/01

2
',
.',
/$
,
0',
0'3'4.
1'3%,'4


$
5
$

',


/$
.',
',

'
.'
.$
$

2
.&,
0',
0'
1'


5

0$
,
Hình 7. Cuộn dây nam châm với MRF làm đầy kẽ và nam châm vĩnh cửu :
$ Cuộn dây nam châm b) mạch điện tương đương
0
( ) /
/ /
r m turn r
mr
r mr m mr mr m
l N I B
H
l l A A
µ µ
µ µ
−

=
+
l
m
và A
m
là chiều dài và diện tích mặt cắt ngang của nam châm vĩnh cửu, B
r
and
µ
r
là mật
độ thông lượng dư và tính thấm tương đối của nam châm (
µ
r
≅1) Để xóa bỏ dòng mặt
trong MRF, NI phải bằng lực từ động, F
m
=B
r
l
m
/
µ
0
, mà chịu ảnh hưởng lớn bởi chiều dài
nam châm. Tuy nhiên mạch như vậy sẽ không được dùng trong thực tế vì nó có thể dẫn
đến khử từ của nam châm vĩnh cửu. Giải pháp cho bài toán này là bao gồm đường thứ
yếu mặt trong mạch khi được trình bày trong Hình 8 [78]
Hình 8. Cuộn dây nam châm với MRF làm đầy kẽ và nam châm vĩnh cửu với đường thứ

yếu :

$ Cuộn dây nam châm b) mạch điện tương đương
Như vậy nam châm điện sẽ không được dùng để xóa bỏ hoàn toàn dòng từ do nam
châm vĩnh cửu nhưng sẽ chỉ chuyển hướng nó đến nơi khác đến đường thứ yếu. Đường
thứ yếu này gồm khe không khí từ độ trở cao để tập trung phần chính dòng sinh ra bằng
nam châm vĩnh cửu đưa vào đường đầu tiên ( bao gồm kẽ MRF ) khi không dòng là dòng
qua cuộn dây. Trong trường hợp này, cường độ từ trường qua thể tích hoạt động của
MRF xác định bằng [78]
0
( / ) /
/ / /
r m a a m a turn r
mr
r mr m a a mr m a mr mr m
l A A l N I B
H
l l A l A l A A
µ µ µ
µ µ µ
+ −
=
+ +
Lưu ý là, nếu g
a
→ ∞, chúng tôi quay lại công thức. (25). Để xóa bỏ từ thông mặt
trong kẽ MRF, chúng ta cần :
0
[( )( )( ) 1]
r m

turn
a m a
r m
m a r
B l
N I
A l
A l A
µ
µ µ
=
+
Giá trị này có thể có vẻ nhỏ hơn những gì đã được đạt được trong trường hợp
trước ; tuy nhiên, để đạt được từ trường cùng mặt trong kẽ MRF, nam châm phải mạnh
hơn vì phải bù cho từ thông đưa vào mạch thứ cấp.
Đưa vào bên trên, mạch từ của thiết bị cơ sở MRF là giải dựa trên phép tính gần
đúng của phân tích tích phân. Biện pháp này chỉ có thể dùng trong trường hợp hình học
đơn. Trong trường hợp hình học phức tạp hoặc vài cuộn dây được sử dụng, phương pháp
tiếp cận trở nên phức tạp. Do đó, trên thực tế, mạch từ của thiết bị cơ sở MRF là giải
bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).
Một khi giải pháp từ đạt được, cường độ từ trường và mật độ từ thông qua thể tích
MRF hoạt động có thể tính.Các tính chất lưu biến của MRF trong quá trình hoạt động này
sau đó được xác định dựa trên các đặc điểm tính chất của MRF sử dụng. Các đặc điểm
hành vi của MRF thường thu được từ kết quả thực nghiệm với một thuật toán đường cong
phù hợp. Các tham số quan trọng nhất của MRF là ứng suất phụ thuộc vào vị trí.Đã có
một số chức năng tương tự đã được sử dụng để thể hiện sự phụ thuộc của ứng suất gây ra
của MRF trên các từ trường ngoài.Hai chức năng sử dụng rộng rãi nhất là các hàm số mũ
và hàm đa thức.Trước đây cũng có thể bày tỏ sự bão hòa của ứng suất MRF như một
chức năng của cường độ từ trường được áp dụng.Tuy nhiên, nó thể hiện lỗi lớn ở giá trị


nhỏ của cường độ từ trường được áp dụng. Nói chung, hàm mũ gần đúng của ứng suất
gây ra được thể hiện như sau:
0
( )
y
H H
β
τ τ α
= +
τ
y
(H) là ứng suất chảy gây ra của MRF khi hàm của cường độ từ trường áp dụng ( H ),
α
và
β
là tham số đường cong định từ kết quả thí nghiệm sử dụng thuật toán chọn đường
cong, và
τ
0
là số không - ứng suất chảy của MRF.
Phần sau, hàm đa thức xấp xỉ, có thể dự đoán dòng ứng suất chảy MRF tại giá trị nhỏ
của cường độ từ trường áp dụng.Cấp cao hơn của đa thức là giá trị chính xác hơn của ứng
suất chảy có thể dự đoán.Trên thực tế, đa thức dãy thứ ba thường được dùng.Tuy nhiên,
hàm đa thức không thể bão hoà của ứng suất chảy gây ra. Do đó, điều kiện bão hòa nên
cộng. Hàm đa thức xấp xỉ dãy 3 của ứng suất chảy MRF có thể được đưa ra bởi
2 3
0 1 2 3
( )
y
H c H c H c H

τ τ
= + + +
c
1
, c
2
, và c
3
là tham số đường cong định từ kết quả thí nghiệm sử dụng thuật toán chọn
đường cong, và
τ
0
là số không - ứng suất dòng chảy của MRF.
Đưa vào nghiên cứu khác, cónhiều đặc điểm của MRF như là độ nhớt sản lượng
trụ (
η
) đưa vào kiểu Bingham, tham sốthống nhất (K) và chỉ số vận hành chất lỏng (m) là
định từ kết quả thí nghiệm trên tính chất lưu biến của MRF và giả định để không lệ thuộc
vào từ trường áp dụng. Tuy nhiên, trên thực tế, những tham số hơi này tác dụng vào
trường từ áp dụng. Để tính luôn điều này, Zubieta et al. đã đề xuất mô hình chất dẻo phụ
thuộc dành cho MRF dựa trên nguyên bản Bingham chất dẻo và Herschel-Bulkleyplastic
kiểu như nhắc đến trong mục 2.5.
Sau khi có được các ứng suất và các thông số lưu biến khác của MRF, sản lượng
năng lượng cơ học như áp giảm, lực giảm xóc cho MR van điều tiết, phanh mô-men xoắn
và mô-men xoắn truyền có thể được xác định theo phương trình chi phối của các thiết bị
trên MRF.
4.2 Vấn đề tối ưu hoá trong thiết kế cơ sở MRF
Khi nêu trên mô phỏng của hệ thống cơ sở MRF là bài toán phân tích ngẫu lực,
cho nên công suất cơ năng của thiết bị phụ thuộc vào không những trên cách vận hành cơ
học mà còn trên mạch từ của thiết bị.Ngoài ra, đặc điểm của hệ thống nên tính đến những


điểm khác nữa. Do đó, để cải thiện thực hiện của thiết bị cơ sở MRF, bản vẽ phác tối ưu
của thiết bị nên tính đến. Nói chung, bản vẽ phác tối ưu là để phát hiện kích thước hình
học đáng kể của thiết bị cơ sở MRF đạt đến cực đại hàm mục tiêu xem xét điển hình có
đặc điểm của thiết bị như là sụt áp suất, làm giảm lực, dãy động học, mômen hãm, truyền
lực, khối lượng, hằng số đường đặc trưng thời gian và tiêu thụ năng lượng. Một số vấn đề
như là không gian có hiệu lực, được phép nhiệt độ thao tác, không kiểm tra được mômen
v.v có thể được xem xét trong việc bản vẽ phác tối ưu.Đã có vài nghiên cứu tập trung vào
bản vẽ phác tối ưu của thiết bị MRF. Rosenfield và Wereley dự kiến phương pháp bản vẽ
phác tối ưu hóa phân tích cho ống van và bộ giảm chấn dựa trên giả định của hằng số mật
độ từ thông khắp mạch từ để bảo đảm rằng một vùng của mạch từ không làm bão hoà
sớm và gây ra bài toán nút cổ chai. Nguyen et al. Dự kiến bản vẽ phác tối ưu cơ sở FEM
ống van ( đơn - cuộn dây, hai - cuộn dây, ba - cuộn dây và dạng tỏa tia - vòng kiểu ) bắt
ép đưa vào thể tích theo danh nghĩa. Việc này xem xét tác dụng của tất cả biến số hình
học ống van bằng cách đạt tới cực tiểu tỷ số van tính từ phân tích FE. Sau đó Nguyen chữ
L al. đã phát triển phương pháp tối ưu hóa dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn để tìm
các hình học tối ưu MR van hạn chế đến khối lượng cụ thể, đáp ứng giảm áp lực cần thiết
với mức tiêu thụ năng lượng rất nhỏ. Đường đặc trưng thời gian của van cũng được tính
đến bởi xem hằng số thời gian quy nạp là trạng thái biến số.Kết quả tối ưu hóa trình toàn
bộ bản vẽ phác tối ưu của MR van để đạt tới cực tiểu tiêu thụ năng lượng.Nó cũng cho
thấy rằng đường kính dây không ảnh hưởng không đáng kể đến giải pháp tối ưu hóa và
có thể bỏ qua. Bản vẽ phác tối ưu MR bộ giảm chấn cũng là thực hiện bởi Nguyen et al
,trong đó hàm đối tượng đã được đề cập bằng tổ hợp tuyến tính của tỷ số của lực giảm
chấn, dãy động học và hằng số thời gian quy nạp và tiêu chuẩn tham khảo của họ sử dụng
tương ứng trọng số thống kê. Gần đây, đã có vài nghiên cứu trên bản vẽ phác tối ưu
phanh MR và bắt chặt.Part và các cộng sự. Đã thực hiện đa ngành thiết kế tối ưu hóa của
một MR phanh ô tô, trong đó có một chức năng đa mục tiêu xem xét cả hai mô-men xoắn
phanh và khối lượng của phanh được xem xét. Nguyễn và các cộng sự. Đã thực hiện một
nghiên cứu toàn diện về thiết kế tối ưu của MR phanh cho chiếc xe cỡ trung xem xét các
không gian có sẵn, khối lượng, phanh mô-men xoắn và nhiệt độ ổn định được tạo ra bởi

một mô-men xoắn ma sát không khí -lĩnh vực của phanh MR trên máy bay với tốc độ 100
km / h. Hơn nữa, cấu hình khác nhau của MR phanh và các loại khác nhau của MRF
được tính đến trong nghiên cứu. Gần đây, hơn nữa, Nguyen et al. Đã thực hiện bản vẽ
phác tối ưu của khối chung loại MR phanh như là đĩa - kiểu, trống - kiểu, lật ngược trống
- kiểu, đơn - cuộn dây giống lai - kiểu, lật ngược đơn - cuộn dây giống lai - kiểu, hai -
cuộn dây giống lai - kiểu, lật ngược hai - cuộn dây giống lai - kiểu và T - kiểu. Mục tiêu
của tối ưu hóa là để đạt đến cực đại mômen hãm trong khi tỷ số mômen ( tỷ số của cực
đại mômen hãm và các lĩnh vực không ma sát) là buộc không vượt một số giá trị. Dựa

trên giải pháp tối ưu, lời khuyên về lựa chọn giải quyết tối ưu MR phanh kiểu. Nó đã
được cho thấy rằng bộ phận dẫn hướng trên lựa chọn tối ưu MR kiểu phanh có thể được
áp dụng cho các loại MRF và bắt ép khác của tỷ số mômen khác nhau.
4.3 Thiết kế tối ưu MRF dựa trên phân tích phần tử hữu hạn.
Khi nói lên , mạch từ của thiết bị cơ sở MRF có thể giải bằng phép tính gần đúng
của dung dịch phân tích hoặc bằng FEM. Do đó, bản vẽ phác tối ưu của những thiết bị
này có thể thực hiện dựa trên hoặc phân tích tích phân hoặc phân tích phần tử hữu hạn
( FEA ). Trước đây chỉ được sử dụng cho các thiết bị đơn giản như đơn cuộn MR van
điều tiết [84]. Trong phần này, các thiết kế tối ưu của các thiết bị MRF dựa trên FEA
được giới thiệu.Trước hết, một hàm mục tiêu cần được đề ra tùy thuộc vào mục đích của
thiết kế tối ưu và ứng dụng của các thiết bị.Cần lưu ý rằng trong các vấn đề tối ưu hóa
hàm mục tiêu là luôn luôn giảm thiểu. Vì vậy, nếu mục đích của việc tối ưu hóa là tối đa
hóa chức năng hoạt động của thiết bị, hàm có thể được chuyển đổi sang một hàm mục
tiêu tương đương. Hàm mục tiêu đương lượng là hàm khi đạt tới cực tiểu, hàm thực hiện
tương ứng là đạt đến cực đại.Sau khi hàm mục tiêu được xây dựng, tham số thiết kế của
vấn đề tối ưu hoá nên tính đồng nhất.Ngoài ra, những khó khăn của tối ưu hóa nên được
xác định nếu có bất kỳ vấn đề. Trong bước tiếp theo, một thuật toán để có được những
giải pháp tối ưu nên được lựa chọn. Nó là nổi tiếng mà đã có rất nhiều phương pháp để
tìm ra giải pháp tối ưu của một vấn đề tối ưu hóa.Họ có thể là phương pháp phi phái sinh,
đầu tiên phái sinh hoặc thứ hai phái sinh.Các phương pháp phi phái sinh mà không yêu
cầu bất kỳ hàm của hàm thường không được áp dụng cho các hệ thống dựa trên

MRF.Mặc dù chúng nói chung là dễ thực hiện, tính chất hội tụ của chúng là thay được vì
khá nghèo nàn.Chúng có thể làm việc tốt trong trường hợp đặc biệt khi chức năng này là
khá ngẫu nhiên trong thuộc tính hoặc các biến được về cơ bản không tương quan. Một số
thuật toán phi phái sinh điển hình là các đơn, thuật toán di truyền và mạng thần kinh. Các
phương pháp tối ưu hóa thứ hai phái sinh được đặc trưng bởi sự hội tụ nhanh và bất biến
affine.Tuy nhiên, chúng yêu cầu các dẫn xuất thứ hai và các giải pháp của phương trình
tuyến tính có thể là quá đắt đối với các ứng dụng quy mô lớn.Phương pháp tối ưu hóa
phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong thiết kế tối ưu của các thiết bị dựa trên MRF,
là thứ tự đầu tiên (dẫn xuất) phương pháp.Mặc dù tốc độ hội tụ của phương pháp phái
sinh đầu tiên có phần chậm hơn so với thứ hai phái sinh, phương pháp phái sinh đầu tiên
vẫn còn được ưa thích trong nhiều ứng dụng vì chi phí tốn kém của nó để tính toán và lập
trình.Một thuật toán tối ưu hóa phái sinh đầu tiên điển hình là phương pháp Gradient liên
hợp. Các biểu đồ trong Hình 9 cho thấy làm thế nào để tìm ra giải pháp tối ưu của MRF
các thiết bị dựa trên dựa trên phần mềm ANSYS phần tử hữu hạn bằng cách sử dụng

67 8&8,9':&;$<=> ?@ABC 8
>&!&A8AD&(
E
FG2
H"CAIAJK
@L, MN#
@/C)OP
@'Q@'R 
@E5SINTI E%U
>&8,95$)B;$&VWVN$,&$5<=
67 8&8,9':&;$<=> ?@ABC 8
67 8(X)(X+''YIZWQ59&:&H[
O&Y
67 8(X)(XWQ59&:&H'YIZ+'[
6\'<=(:N ,Q])^_"` $W@0&5&,

6\'<=(:N ,J';$,$?&;$[
%$)B
H"CAIAJK
IVA ,$I 
2 A
phương pháp thứ tự đầu tiên. Các thủ tục trong biểu đồ dòng chảy có thể dễ dàng mở
rộng với phần mềm phần tử hữu hạn khác.
Hình 9.Sơ đồ công nghệ cho bản vẽ phác tối ưu của thiết bị cơ sở MRF sử dụng FEM.
