磁流變彈性體在減震器上的應用
摘要
傳統(tǒng)的動力減震器在工業(yè)中廣泛作為一種振動吸收裝置。然而，它僅在一個比較窄的頻帶范圍內(nèi)工作是有效的。這個缺點限制了他的穩(wěn)定性和應用。這篇文章將介紹一種基于獨特的磁流變彈性體上的自適應調(diào)諧的震動吸收裝置，這種磁流變彈性體的彈性模量可以通過施加磁場來控制。這種自適應調(diào)節(jié)的震動吸收裝置引進剪切模式，并且由動態(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。基于磁流體的兩極的影響，自適應調(diào)諧震動吸收裝置在理論上和實驗上進行了評估，實驗結(jié)果證明了自適應調(diào)諧震動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的能力，我們建立了一個兩端支撐的橫梁結(jié)構(gòu)，同時為了便于分析，建立了一個梁和震動吸收器連接在一起的動力模型。計算和實驗結(jié)果都說明先進的自適應調(diào)諧震動吸收器的吸收能力比傳統(tǒng)的調(diào)諧震動吸收器要好，在實驗中證明了它可以達到25分貝的高水平。
1. 引言
磁流體是一種有磁流效應以及和磁場有關(guān)的獨特性質(zhì)的智能材料。磁流效應是指流變性質(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。通常評價磁流液的磁流效應是施加磁場后它在繼續(xù)屈服的范圍內(nèi)動態(tài)屈服應力變化的的能力。大量的基于磁流液的應用得益于它的動態(tài)屈服應力可以由磁場持續(xù)的，快速的，可逆的控制。這種特性被應用到廣泛的領域，如汽車工業(yè)（4-6），抗震性（7）和震動控制（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)地將它應用于研究領域，制造業(yè)， 并將磁流液運用于制動器，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，當磁場作用于交聯(lián)耦合的聚合劑時，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用，例如自適應可調(diào)的震動吸收器，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，磁流彈性體的的應用還處于探索的階段。Watson(12)應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）實驗了基于磁流彈性體的可調(diào)的汽車座椅和襯套，通過使共振遠離它的激發(fā)頻率，從而減少懸架由于制動輪力矩的變化產(chǎn)生的懸架共振的影響。Ginder和Coworker（15）在運用磁流彈性體發(fā)展自適應可調(diào)震動吸收器上做了開創(chuàng)性的工作。他們最初的實驗結(jié)果說明自適應可調(diào)震動吸收器具有變頻500hz到600hz的能力。