b) Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)
4.4 Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF
Dựa trên các kết quả tối ưu, giảm chấn MRF mẫu được chế tạo như Hình 4.6. Hệ thống thí nghiệm trong Hình 3.6 (Chương 3) được sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt động của giảm chấn. Động cơ được thiết lập quay với các vận tốc góc hằng số khác nhau. Tổng cộng 30 thử nghiệm dựa trên sự kết hợp lẫn nhau giữa cường độ dòng điện (0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 và 1 A) và tần số (2, 4, 6, 8 và 10 Hz) được thực hiện. Biên độ hành trình tương ứng với mỗi tần số được xác định từ thực nghiệm là 20, 16,5, 13,8, 11,7 và 10 mm. Ứng xử thực nghiệm của giảm chấn MRF ở tần số 2 Hz, biên độ 20 mm với các dòng điện khác nhau được thể hiện trong Hình 4.7. Có thể thấy lực giảm chấn phụ thuộc nhiều vào từ trường ngoài. Khi không cấp điện cho các cuộn dây (I = 0), đường cong lực – chuyển vị hầu như giống hình ellipse và mối quan hệ
(a) lực – thời gian
(b) lực – vận tốc (c) lực – chuyển vị
Hình 4.7 Ứng xử thực nghiệm của giảm chấn MRF ở tần số 2 Hz, biên độ 20
mm với các dòng điện khác nhau.
lực – vận tốc gần như tuyến tính, chứng tỏ giảm chấn giống như giảm chấn nhớt thuần túy. Tuy nhiên lực giảm chấn trong trường hợp này không tập trung lân cận gốc tọa độ do sự hiện diện của lực ma sát giữa trục và O–ring. Lực không tải thực nghiệm có chút khác biệt so với tính toán, với giá trị trung bình tại ví trí ổn định (tương đối xa điểm đầu và cuối hành trình) là 19,1 N, đạt khoảng 104% giá trị lý thuyết (18,4 N). Nguyên nhân có thể đến từ sự ước lượng chưa chính xác lực ma sát O–ring. Khi tăng dòng điện (I > 0), diện tích vùng lực – chuyển vị được mở rộng đáng kể cho thấy lực giảm chấn đã được sinh ra thêm. Ở cường độ 1 A, lực giảm chấn cực đại đạt đến 76,6
N, khoảng 96% giá trị tính toán (80 N). Sự chênh lệch chủ yếu do mất mát từ tính ra môi trường xung quanh và tại vị trí tiếp xúc giữa các bộ phận. Như vậy, kết quả thực nghiệm khá phù hợp với lý thuyết tính toán và mô hình hóa.
Ngoài ra, Hình 4.7(b) cho thấy ứng xử lực – vận tốc của giảm chấn MRF được chia thành hai miền lưu biến miền trước khi chảy (vùng hình chữ nhật) và sau khi chảy. Miền trước khi chảy là miền lân cận gốc tọa độ khi lực và vận tốc đảo chiều, biểu thị hiện tượng trễ mạnh. Miền sau khi chảy là phần còn lại của đường cong, hầu như thể hiện mối quan hệ tuyến tính. Trong miền trước khi chảy, lực giảm chấn tăng/giảm đột ngột khi vận tốc nhỏ. Hiện tượng trễ phi tuyến này sẽ được nghiên cứu kỹ ở phần tiếp theo.