復(fù)合工況用磁流變彈性體及其智能隔震器設(shè)計研究.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)計地震頻段外的地震發(fā)生時，即便安裝了隔震系統(tǒng)的建筑，也會遭到破壞?？烧{(diào)的半主動控制隔震系統(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作用下可以實現(xiàn)實時且可逆的控制，這些優(yōu)點使其在隔震抗震領(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)與其機械性能之間的矛盾，以及磁流變彈性體的磁導(dǎo)率相對較低等原因，限制了磁流變彈性體的實際應(yīng)用。
　　本文通過改進材料配比、優(yōu)化制備工藝，提高了磁流變彈性體的性能，并對其性能進行了測試，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款復(fù)合工況用磁流變彈性體隔震器，并對其性能進行了仿真驗證，具體工作內(nèi)容如下:
　　(1).設(shè)計了線圈加磁和永磁體加磁相結(jié)合的加磁方式，并通過ANSYS仿真軟件驗證了其可行性。通過改進材料配比、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).在分析了相對磁導(dǎo)率測量原理的基礎(chǔ)上，搭建了基于諧振電路的磁流變彈性體相對磁導(dǎo)率測試系統(tǒng)，實驗研究了影響磁流變彈性體相對磁導(dǎo)率的因素，測得磁流變彈性體相對磁導(dǎo)率最高可達到4.8;以理論和實驗相結(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強度為400mT時磁流變效應(yīng)可以達到96％。
　　(3).設(shè)計了一款基于磁流變彈性體的隔震器，通過

4、理論計算確定了勵磁線圈的匝數(shù)，通過仿真分析驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，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。
　　(4).根據(jù)磁流變彈性體的性能及所設(shè)計的磁流變彈性體隔震器結(jié)構(gòu)，建立了隔震器的動力學(xué)模型;通過仿真分析研究了隔震器在不同外界振動激勵振幅、不同激勵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)計的磁流變彈性體隔震器適用于低頻震動環(huán)境，且可以通過控制外加輸入電