基于磁流变弹性体的动力吸振器设计及性能研究

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动力吸振器由于结构简单、性能稳定、经济性好,在机械系统、工程结构、桥梁及建筑等振动控制领域中得到了一定应用。然而传统动力吸振器只有当固有频率等于激振频率时,减振效果才明显,不适用于宽频减振。针对上述问题,近年来许多学者对自适应动力吸振器进行了广泛研究。自适应动力吸振器通过调整自身结构参数改变固有频率以追踪外界激振频率,可以有效拓宽吸振器减振频带,克服了传统动力吸振器的缺点。磁流变弹性体(MRE)是一种新型智能材料,其典型特征是剪切模量可控。本论文研究了一种基于磁流变弹性体的自适应动力吸振器,通过调节磁场强度来改变其刚度,可以在较宽频带内抑制主系统振动。本论文研究内容如下:(1)通过对吸振器主系统构成的二自由度系统进行动力学建模及分析,研究了动力吸振器工作原理。利用MATLAB/Simulink分析了结构参数对吸振器减振效果的影响,并研究了吸振器设计理论和结构参数优化理论。(2)介绍了MRE研究现状、组成原料、制备过程和结构特征等。讨论了基体材料、磁性颗粒和添加剂等对弹性体磁流变效应的影响,并分析了磁流变弹性体的剪切模量和应力应变之间的关系。(3)依据磁流变弹性体各向同性、各向异性以及工作模式的特点,确定本论文采用流体状态制备工艺制备各向异性磁流变弹性体,并以磁流变弹性的剪切模式完成了自适应动力吸振器的设计。(4)基于MATLAB/Simulink建立了动力吸振器仿真模型,分别在频域和时域对吸振器减振性能进行了分析。利用设计的MRE自适应动力吸振器,搭建实验台进行实验研究。实验中,通过控制电流以改变磁场大小,进而改变吸振器刚度,实现对吸振器固有频率的调节。做出了在不同电流下主系统振动的频域和时域响应。通过对响应的分析,证明了所设计的吸振器拓宽了减振频带,达到了预期设计的目的。
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