磁流變彈性體隔振器的有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在微電子制造與精密加工領(lǐng)域,越來(lái)越多的元器件需要在尺度為微米、亞微米級(jí)的數(shù)量級(jí)上進(jìn)行精密或超精密加工。上述加工過(guò)程對(duì)環(huán)境振動(dòng)極為敏感。為了保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量,必須盡可能降低傳到加工平臺(tái)上的微幅振動(dòng)。含有磁流變材料的智能結(jié)構(gòu)由于能在外加控制磁場(chǎng)的作用下快速可逆地改變阻尼和剛度,且具有響應(yīng)速度快、工作能耗低、致動(dòng)力變化范圍大、控制方式簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在結(jié)構(gòu)的主被動(dòng)混合隔振裝置中獲得了廣泛關(guān)注。磁流變彈性體(MR elastomers)作為磁流變

2、材料的一個(gè)新的分支,由于它是由高分子聚合物(如橡膠等)和電導(dǎo)或鐵磁性顆粒組成,解決了磁流變液易沉降、穩(wěn)定性差和密封困難等問(wèn)題,又兼有磁流變液和彈性體的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有比磁流變液體材料更為穩(wěn)定的可控性能。故在寬頻微幅振動(dòng)隔離中具有良好的潛在應(yīng)用前景。
　　本文是在湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(07JJ6002)和國(guó)家自科基金(10802029)的資助下,以磁流變彈性體智能材料為研究背景,利用磁流變彈性體的可控阻尼特性,將磁流變彈性體推廣應(yīng)用

3、到振動(dòng)控制中,研制出新型的基于磁流變彈性體的隔振器。本文主要的研究?jī)?nèi)容為:
　　磁流變彈性體隔振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從磁流變彈性體隔振器的設(shè)計(jì)思想、工作原理及其工作模式的基礎(chǔ)上建立磁流變彈性體的剛度阻尼模型;根據(jù)制備出高性能的磁流變彈性體,按設(shè)計(jì)要求計(jì)算出給磁流變彈性體施加磁場(chǎng)的線圈匝數(shù);利用pro/e對(duì)磁流變彈性體隔振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),制造出新型的磁流變彈性體隔振器。
　　磁流變彈性體隔振器的有限元分析。包括對(duì)磁流變彈性體隔振

4、器的靜態(tài)磁場(chǎng)分析和動(dòng)力學(xué)分析(模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析)。靜態(tài)磁場(chǎng)分析是對(duì)施加在磁流變彈性體的磁場(chǎng)進(jìn)行分析,驗(yàn)證了隔振器中線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠使磁流變彈性體產(chǎn)生比較明顯的磁致效應(yīng),完全能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)模態(tài)分析得到了隔振器的振型、固有頻率、損耗因子。將固有頻率、損耗因子與理論計(jì)算得到的解析值進(jìn)行了比較,結(jié)果表明ANSYS計(jì)算的結(jié)果與解析值符合較好;諧響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn):當(dāng)外界激勵(lì)頻率與隔振器的固有頻率相等時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振。因此在隔振時(shí)必須通過(guò)改

5、變隔振器的固有頻率來(lái)避開外界的激勵(lì)頻率。
　　磁流變彈性體隔振器的實(shí)驗(yàn)研究。研究了磁流變彈性體隔振器在激振器的激勵(lì)作用下的振動(dòng)響應(yīng)特性,通過(guò)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了隔振器的磁流變彈性體在電流作用下,其剛度和阻尼會(huì)產(chǎn)生變化,因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)隔振器線圈中電流的大小來(lái)改變磁流變彈性體的剛度和阻尼值,以達(dá)到最佳的隔振效果。同時(shí)對(duì)磁流變彈性體隔振器的耗能特性進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn),通過(guò)衰減法測(cè)試出隔振器的損耗因子,發(fā)現(xiàn)比一般的磁流變液夾層梁和純硅橡膠的損耗因子