磁流變彈性體在減震器上的應(yīng)用
摘要
傳統(tǒng)的動(dòng)力減震器在工業(yè)中廣泛作為一種振動(dòng)吸收裝置。然而，它僅在一個(gè)比較窄的頻帶范圍內(nèi)工作是有效的。這個(gè)缺點(diǎn)限制了他的穩(wěn)定性和應(yīng)用。這篇文章將介紹一種基于獨(dú)特的磁流變彈性體上的自適應(yīng)調(diào)諧的震動(dòng)吸收裝置，這種磁流變彈性體的彈性模量可以通過施加磁場來控制。這種自適應(yīng)調(diào)節(jié)的震動(dòng)吸收裝置引進(jìn)剪切模式，并且由動(dòng)態(tài)的部分，靜態(tài)的部分，以及由磁流變彈性體組成的智能彈簧元構(gòu)成?；诖帕黧w的兩極的影響，自適應(yīng)調(diào)諧震動(dòng)吸收裝置在理論上和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了評估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了自適應(yīng)調(diào)諧震動(dòng)吸收裝置的固有頻率可以從27.5hz調(diào)節(jié)到40hz。為了研究它吸收震動(dòng)的能力，我們建立了一個(gè)兩端支撐的橫梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了便于分析，建立了一個(gè)梁和震動(dòng)吸收器連接在一起的動(dòng)力模型。計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都說明先進(jìn)的自適應(yīng)調(diào)諧震動(dòng)吸收器的吸收能力比傳統(tǒng)的調(diào)諧震動(dòng)吸收器要好，在實(shí)驗(yàn)中證明了它可以達(dá)到25分貝的高水平。
1. 引言
磁流體是一種有磁流效應(yīng)以及和磁場有關(guān)的獨(dú)特性質(zhì)的智能材料。磁流效應(yīng)是指流變性質(zhì)通過施加磁場可以產(chǎn)生變化，自從Rabinow1948年發(fā)現(xiàn)它以來，磁流體已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)有磁流液，磁流泡沫，以及磁流彈性體的大家庭。最普通的磁流體是一種懸浮液，它里面有一種可以在黏稠液體中可以極化的有磁力的微粒。通常評價(jià)磁流液的磁流效應(yīng)是施加磁場后它在繼續(xù)屈服的范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力變化的的能力。大量的基于磁流液的應(yīng)用得益于它的動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力可以由磁場持續(xù)的，快速的，可逆的控制。這種特性被應(yīng)用到廣泛的領(lǐng)域，如汽車工業(yè)（4-6），抗震性（7）和震動(dòng)控制（8）并且已經(jīng)被商業(yè)化和工業(yè)化。例如，美國貴族公司專業(yè)地將它應(yīng)用于研究領(lǐng)域，制造業(yè)， 并將磁流液運(yùn)用于制動(dòng)器，離合器，以及可變摩擦減震器的材料上。但磁流液在存放，環(huán)境污染，密封方面存在不足。
磁流彈性體和的固體結(jié)構(gòu)和磁流液相比可以很好的克服這些不足之處。磁流彈性體由分散在聚合劑里的可極化的微粒組成。典型的，當(dāng)磁場作用于交聯(lián)耦合的聚合劑時(shí)，可極化微粒會形成鏈狀或者柱狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)固化后會固定于基體。磁流彈性體和磁流液的相似之處在于磁流彈性體的磁流效應(yīng)在屈服之前其模量依賴于磁場。這種特性使得它有很多有前景的運(yùn)用，例如自適應(yīng)可調(diào)的震動(dòng)吸收器，剛度可調(diào)的底座和懸架，和阻抗可變的表面。和磁流液相比，磁流彈性體的的應(yīng)用還處于探索的階段。Watson(12)應(yīng)用磁流彈性體的方法和改變懸粿@奶贅斬鵲囊黃鶘昵肓俗ɡ?。Ginder （13，14）實(shí)驗(yàn)了基于磁流彈性體的可調(diào)的汽車座椅和襯套，通過使共振遠(yuǎn)離它的激發(fā)頻率，從而減少懸架由于制動(dòng)輪力矩的變化產(chǎn)生的懸架共振的影響。Ginder和Coworker（15）在運(yùn)用磁流彈性體發(fā)展自適應(yīng)可調(diào)震動(dòng)吸收器上做了開創(chuàng)性的工作。他們最初的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明自適應(yīng)可調(diào)震動(dòng)吸收器具有變頻500hz到600hz的能力。