磁流變彈性體減振器的設計與振動特性研究.pdf

1、磁流變彈性體(magnetorheological elastomers)是磁流變材料的一個新的分支，是磁流變液的固體模擬，通常是通過物理化學手段，將磁性顆粒散布在粘塑性態(tài)的高分子聚合物基體中固化而成。由于其顆粒被固定在基體中，不存在顆粒沉降問題。同時，在外加磁場作用下，彈性體內部的顆粒被磁化后，會產生相互作用力，使材料的彈性、剪切儲能模量與損耗因子等發(fā)生變化，宏觀表現(xiàn)即為阻尼和剛度可控。磁流變彈性體在克服了磁流變液的易沉降、穩(wěn)定性差等

2、缺點的同時，保留了磁流變材料剛度、阻尼可控的特性，兼有磁流變液和彈性體的優(yōu)點，因而在振動控制的某些領域有望具有比磁流變液更為廣泛的應用前景。到目前為止，雖然國內外眾多學者發(fā)表了許多關于磁流變彈性體的相關文獻，但對磁流變彈性體的研究主要處于理論和實驗階段，對磁流變彈性體的相關應用研究還處于起步階段。
　　 本文以現(xiàn)代精密制造過程中加工平臺的寬頻微幅振動控制為研究背景，對基于磁流變彈性體的新型減振器的結構設計和振動特性進行研究。通過

3、對所研制的磁流變彈性體減振器在不同激勵頻率和控制電流下的振動響應特性進行實驗研究，探討磁流變彈性體減振器的減振效果和可控性，以建立基于磁流變彈性體材料的新型主被動混合減振系統(tǒng)，為解決精密制造過程中的寬頻微幅振動控制提供新的參考方法。
　　 本文的主要研究工作和成果如下：
　　 1)采用硅橡膠和羰基鐵粉制備了有場和無場作用下的磁流變彈性體材料，并對其微觀組織和力學性能進行了研究。結果表明，無論是有場制備還是無場制備的磁流變

4、彈性體，在施加外磁場后，其承載能力和剛度都有所提高，但有場制備彈性體的可調范圍要大于無場制備的彈性體，其綜合性能要優(yōu)于無場制備的彈性體。
　　 2)基于擠壓受力模式，設計了一種擠壓式磁流變彈性體減振器。通過對所設計的減振器在不同激勵頻率和控制電流作用下的振動響應特性分析發(fā)現(xiàn)：在一定的頻段內，減振器在有磁場作用下的振動響應幅值都比無磁場作用時的有所降低，但在每個激勵頻率下的減振效果相差較大，在中頻段的減振效果要優(yōu)于低頻和高頻段；同

5、時，減振器的振動響應幅值與控制電流并不是簡單的線性關系，對于每一激勵頻率，都有一個對應的最優(yōu)控制電流使結構的振動響應幅值最?。淮送?，在各個激勵頻率下，減振器會產生倍頻響應，且在大多數(shù)情況下，施加磁場能使其倍頻響應幅值降低，但在有些情況下，施加磁場反而會使結構的倍頻響應幅值增大。
　　 3)研制了一種磁場方向垂直于磁流變彈性體受力方向的剪切式磁流變彈性體減振器，并對其在不同激振頻率和控制電流作用下的振動響應特性進行了實驗測試和分析

6、。結果顯示，在較寬的頻段內，該減振器可以通過控制施加于線圈繞組的電流大小來調節(jié)其減振效果：但對于不同的激勵頻率，減振器在磁場作用下的減振效果并不一致，且相差較大。同時，雖然在電流控制下系統(tǒng)的響應幅值都有一定的降低，但降幅都不是很大，說明該減振器的減振效果并不明顯，為了提高其振動控制能力，需要對該減振器的結構做進一步改進。
　　 4)利用所研制的擠壓式磁流變彈性體隔振器，設計了一種新型主被動一體隔振平臺，并對其隔振效果進行了相關實