磁流变液是由微米或纳米量级的磁性颗粒分布于载液中所形成的悬浮液,主要包含磁性颗粒、载液以及各种添加剂。在外界磁场作用下,可在毫秒级时间内由流动的液体状态转变为类固体状态,且在撤去磁场后又能够完全恢复流动状态。正是这种可逆的流变特性,使磁流变液在土木建筑、机械、航空、汽车、医疗等领域得到了有效应用,各种磁流变器件,如磁流变阻尼器、磁流变制动器等也因其所具有的可调阻尼力、低能耗、高精度等特点已成为不可或缺的减震(振)器件。为使磁流变器件实现良好的减震(振)效果,磁流变液应具有优良的稳定性与流动性,同时兼具较高的剪切屈服应力。目前,国内外的学者对磁流变液进行了大量研究,也取得了一定的成果,但在协调磁流变液的稳定性与可调性、构建完善的性能评价系统、设计剪切屈服应力测试装置以及建立准确描述磁流变液微观颗粒相互作用与转换的力学模型等方面仍然有一些问题亟待解决,相关磁流变液领域的研究工作有待进一步开展和深入。本文采用性能试验与理论分析相结合、宏观与微观并举的研究方法,从材料研制优化的角度出发,以国内外先进产品为对照,全面协调磁流变液的稳定性与可调性,研制了综合性能较为优异的磁流变液,并对其进行了稳定性与可调性等相关性能试验,进一步提出了磁流变液综合性能的评价方法;此外,还设计了一种新型平板剪切式屈服应力测试装置便于磁流变液力学性能的研究;理论上,提出了磁流变液单-双链系微观力学模型,并通过了试验验证;最后通过对斜拉索-磁流变减振系统进行数值仿真验证了磁流变液的减振效果。本文的研究工作具体涵盖以下几个方面:1)研制了多壁碳纳米管/氧化石墨烯复合材料包覆的铁磁颗粒,并研究了多壁碳纳米管、氧化石墨烯、接枝剂与羰基铁粉这四者的最佳用量配比,优选出具有最佳包覆效果的复合铁磁颗粒;并将所优选的复合包覆铁磁颗粒与课题组先期研制的表面改性铁磁颗粒相结合,采用控制变量法分别改变两种复合铁磁颗粒的用量配比、铁磁颗粒的体积分数、添加剂种类和用量研制了一系列不同组分配比的磁流变液。2)针对所研制的磁流变液开展稳定性、零场黏度以及剪切屈服应力测试,同时对影响各性能的相关因素进行研究,并提出了磁流变液综合性能的评价方法,优选出综合性能最佳的样品。3)根据磁流变液的剪切流动原理,研发了一种新型平板剪切式屈服应力测试装置,该装置有效地将磁场控制、剪切机构与剪切力测量结合为一体,且能够在磁流变液区域产生均匀的可调磁场并通过霍尔传感器进行磁感应强度测量,磁场强度可达0.5T。4)基于磁偶极子和耦合场理论,考虑磁流变液成链规律以及微观形态的过渡与转化,系统地提出了磁流变液单-双链系微观力学模型,并通过将模型理论值与本文试验值进行对比,验证模型的有效性。5)基于磁流变液链系力学模型提出了磁流变阻尼器的力学模型,并通过阻尼器的性能试验验证了其有效性;同时,采用基于LQR最优控制算法的半主动控制策略,将斜拉索系统与斜拉索-磁流变阻尼器系统进行数值仿真,输出其振动响应,对比验证了磁流变液的减振效果。本文的创新之处在于:1)研制了多壁碳纳米管/氧化石墨烯复合材料包覆的铁磁颗粒,并将其与表面活性剂改性铁磁颗粒共同作为磁性颗粒研制了一系列兼具高稳定性与可调性的磁流变液样品;且基于性能试验的结果,提出了磁流变液综合性能的评价方法。2)研发了一种新型平板剪切式屈服应力测试装置,该装置可以有效地将磁场控制、剪切机构与剪切力测量结合为一体。3)考虑磁流变液微观链状结构的过渡与转换,系统地提出了磁流变液单-双链系微观力学模型,并与试验结果进行对比验证。