A geometrical optimization of a magneto-rheological rotary brake in a prosthetic knee

制动器 磁流变液 扭矩 刚度 有限元法 机械工程 盘式制动器 工程类 磁电机 优化设计 流变学 结构工程 转子(电动) 材料科学 计算机科学 物理 阻尼器 复合材料 热力学 机器学习
作者
Ketill H. Gudmundsson,Fjóla Jónsdóttir,Freygardur Thorsteinsson
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:19 (3): 035023-035023 被引量:110
标识
DOI:10.1088/0964-1726/19/3/035023
摘要

Magneto-rheological (MR) fluids have been successfully introduced to prosthetic devices. One such device is a biomechanical prosthetic knee that uses MR fluids to actively control its rotary stiffness. The brake is rotational, utilizing the MR fluid in shear mode. In this study, the geometrical design of the MR brake is addressed. This includes the design of the magnetic circuit and the geometry of the fluid chamber. Mathematical models are presented that describe the rotary torque of the brake. A novel perfluorinated polyether (PFPE)-based MR fluid is introduced, whose properties are tailored for the prosthetic knee. On-state and off-state rheological measurements of the MR fluid are presented. The finite element method is used to evaluate the magnetic flux density in the MR fluid. The design is formulated as an optimization problem, aiming to maximize the braking torque. A parametric study is carried out for several design parameters. Subsequently, a multi-objective optimization problem is defined that considers three design objectives: the field-induced braking torque, the off-state rotary stiffness and the weight of the brake. Trade-offs between the three design objectives are investigated which provides a basis for informed design decisions on furthering the success of the MR prosthetic knee.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
YYYYSO发布了新的文献求助10
刚刚
超帅的荷花完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
科研副本发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
雾里完成签到 ,获得积分20
3秒前
4秒前
小刘很怕忙完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
呵呵完成签到,获得积分10
5秒前
雾里关注了科研通微信公众号
6秒前
6秒前
evy发布了新的文献求助10
6秒前
yuyuyuyu完成签到,获得积分10
6秒前
丘比特应助谨慎半梦采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
lemon发布了新的文献求助10
8秒前
科研科研发布了新的文献求助30
9秒前
9秒前
123完成签到,获得积分10
10秒前
淡淡的寄灵完成签到,获得积分10
10秒前
HARX发布了新的文献求助10
11秒前
章鱼完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
ming2026应助coolru采纳,获得10
12秒前
科研副本完成签到,获得积分10
13秒前
宁异勿同发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
千阳发布了新的文献求助10
15秒前
yuyan完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
科目三应助xixo采纳,获得10
17秒前
17秒前
Fashioner8351发布了新的文献求助10
17秒前
斯文的紫槐完成签到,获得积分10
17秒前
giotto完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
化工安全与环保 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7658166
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9228654
关于积分的说明 19837257
捐赠科研通 7224908
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3280807
关于科研通互助平台的介绍 2440793
邀请新用户注册赠送积分活动 2280603