Passive damping of cables with MR dampers

Abstract

This paper describes the measured damping characteristics of a cable with perpendicularly attached magnetorheological fluid damper. First, the damping of the free cable is measured for reference. Then, the magnetorheological fluid damper is connected to the cable in order to measure the resulting damping at different constant damper current levels. The experimental data shows clearly that the optimal current level providing maximum additional damping to one targeted mode is in inverse ratio to the mode number. Since the force trajectory at constant current of the MR damper under consideration describes nearly a Coulomb friction, the viscosity of an ideal viscous damper dissipating the same amount of energy is estimated. Also this equivalent viscosity depends in inverse ratio on the mode number. If the control target is maximum damping of several modes, the damper current hardly depends on the control target. Furthermore, the measurements demonstrate that external dampers lead to an increase of the structural resonance frequencies since MR dampers producing large forces at high current levels represent additional, fairly stiff supports. This is in contradiction to enhanced structural damping which evokes decreasing resonance frequencies.

Résumé

Cette publication décrit les caractéristiques d'amortissement mesurées sur un câble équipé d'un amortisseur à fluide magnétorhéologique (MR). L'amortissement du câble libre excité à l'aide d'un générateur de fonction est tout d'abord mesuré à titre de référence. Ensuite l'amortisseur MR est monté perpendiculairement sur le câble et l'amortissement du câble est mesuré pour différents niveaux de courant constant. Les résultats de mesure montrent clairement que le courant constant optimal pour obtenir un amortissement maximal d'un mode propre de vibration déterminé est inversement proportionnel au rang de ce mode. La trajectoire de la force de l'amortisseur MR utilisé décrivant pour un courant constant approximativement un frottement de Coulomb, il est possible d'estimer la viscosité équivalente d'un amortisseur visqueux dissipant la même quantité d'énergie. Cette viscosité plusieurs modes de vibration propres, la valeur optimale du courant constant est alors quasiment indépendante de l'amortissement recherché. Les mesures réalisées montrent en outre que les amortisseurs externes conduisent à une élévation des fréquences de résonance de la structure sur laquelle ils sont appliqués; ceci s'explique par le fait que, avec les courants élevés utilisés, les amortisseurs MR produisent des forces puissantes et constituent ainsi des appuis supplémentaires assez rigides. Ceci à l'inverse de l'amortissement structural qui conduit lui à des fréquences de résonance un peu plus basses.