復(fù)合工況用磁流變彈性體及其智能隔震器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)是在土木結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的抗震減災(zāi)措施，但由于其結(jié)構(gòu)的阻尼和剛度不能隨著外界載荷的變化而調(diào)節(jié)，只能抵御特定頻率頻段的地震，因此當(dāng)設(shè)計(jì)地震頻段外的地震發(fā)生時(shí)，即便安裝了隔震系統(tǒng)的建筑，也會(huì)遭到破壞?？烧{(diào)的半主動(dòng)控制隔震系統(tǒng)的開發(fā)必然是未來建筑結(jié)構(gòu)隔震抗震的主要研究方向。磁流變彈性體的最大特性就是其剛度和阻尼在外加磁場(chǎng)作用下可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)且可逆的控制，這些優(yōu)點(diǎn)使其在隔震抗震領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于磁流變彈性體的磁流變效

2、應(yīng)與其機(jī)械性能之間的矛盾，以及磁流變彈性體的磁導(dǎo)率相對(duì)較低等原因，限制了磁流變彈性體的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文通過改進(jìn)材料配比、優(yōu)化制備工藝，提高了磁流變彈性體的性能，并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款復(fù)合工況用磁流變彈性體隔震器，并對(duì)其性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，具體工作內(nèi)容如下:
　　(1).設(shè)計(jì)了線圈加磁和永磁體加磁相結(jié)合的加磁方式，并通過ANSYS仿真軟件驗(yàn)證了其可行性。通過改進(jìn)材料配比、優(yōu)化制備工藝，制備了高性能的硅

3、橡膠基磁流變彈性體。
　　(2).在分析了相對(duì)磁導(dǎo)率測(cè)量原理的基礎(chǔ)上，搭建了基于諧振電路的磁流變彈性體相對(duì)磁導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)研究了影響磁流變彈性體相對(duì)磁導(dǎo)率的因素，測(cè)得磁流變彈性體相對(duì)磁導(dǎo)率最高可達(dá)到4.8;以理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式研究了影響材料力學(xué)性能的因素，通過分析測(cè)試結(jié)果可知，羰基鐵粉含量為70％的磁流變彈性體樣品在磁場(chǎng)強(qiáng)度為400mT時(shí)磁流變效應(yīng)可以達(dá)到96％。
　　(3).設(shè)計(jì)了一款基于磁流變彈性體的隔震器，通過

4、理論計(jì)算確定了勵(lì)磁線圈的匝數(shù)，通過仿真分析驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并確定了隔震器中磁流變彈性體的最佳層數(shù)，優(yōu)化了隔震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(4).根據(jù)磁流變彈性體的性能及所設(shè)計(jì)的磁流變彈性體隔震器結(jié)構(gòu)，建立了隔震器的動(dòng)力學(xué)模型;通過仿真分析研究了隔震器在不同外界振動(dòng)激勵(lì)振幅、不同激勵(lì)頻率及不同控制電流情況下其剛度、阻尼及最大受力等的變化情況，通過分析仿真結(jié)果可知，所設(shè)計(jì)的磁流變彈性體隔震器適用于低頻震動(dòng)環(huán)境，且可以通過控制外加輸入電