【摘 要】
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磁流变减振技术是近年来发展的一种新型智能减振技术,在车辆、建筑和飞行器等的振动控制中引起广泛关注。磁流变材料是磁流变减振技术的核心,其力学性能可随外加磁场发生快速、可逆地变化,进而使磁流变减振装置可根据外界工作条件的变化实时调节其工作性能,达到减振目的。本文从制备方法、理论模型和多物理场仿真三个方面对基于天然橡胶的减振材料进行了研究,研制了磁流变弹性体减振器和磁流变液弹阻尼器,并对其力学性能进行了
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磁流变减振技术是近年来发展的一种新型智能减振技术,在车辆、建筑和飞行器等的振动控制中引起广泛关注。磁流变材料是磁流变减振技术的核心,其力学性能可随外加磁场发生快速、可逆地变化,进而使磁流变减振装置可根据外界工作条件的变化实时调节其工作性能,达到减振目的。本文从制备方法、理论模型和多物理场仿真三个方面对基于天然橡胶的减振材料进行了研究,研制了磁流变弹性体减振器和磁流变液弹阻尼器,并对其力学性能进行了测试。论文的主要创新成果如下:(1)针对传统硫化装置磁场缺乏、散热严重、操作费时费力以及样品受力不均匀的问题,设计了磁场发生装置、支撑装置和温度控制装置,研制了新型硫化装置,为磁流变弹性体的高效制备提供了保障。(2)针对磁流变弹性体机械性能和磁致效应难以均衡的问题,研究了补强剂、增塑剂以及循环加载电流对磁流变弹性体性能的影响,确定了性能较佳的补强剂和增塑剂类型,揭示了磁流变弹性体储能模量随循环电流加载下降的原因。这对磁流变弹性体实际应用过程中配方优化设计具有重要的指导意义。(3)针对磁流变弹性体微观模型与实际偏离较大的问题,基于磁流变弹性体实际微观结构中磁性颗粒排布及其粒径和粒距分布,提出了磁流变弹性体链簇模型。在链簇模型中引入温度对饱和磁化强度的影响,使其可反映磁流变弹性体的温度效应。通过对比理论模拟与实验测试结果,验证了链簇模型的正确性,可更准确地预测磁流变弹性体的性能及其影响因素,指导磁流变弹性体的配方设计与工艺优化。(4)针对弹用惯组在导弹飞行过程中的振动问题,将磁流变弹性体应用于减振装置,研制了磁流变弹性体减振器,测试了其力学性能。测试结果表明,当外加电流由0A(0m T)增加到2A(600m T)时,磁流变弹性体减振器的刚度变化百分比可达53.5%,有利于提高惯组的动态环境适应性。(5)针对直升机飞行过程中旋翼的摆振问题,将橡胶高弹体与磁流变液结合研制了用于直升机旋翼减摆的磁流变液弹阻尼器并测试了其力学性能。测试结果表明,当加载电流由0A增大为1.5A时,磁流变液弹阻尼器的等效刚度从0.470k N/mm增大为2.881k N/mm,等效阻尼系数由0.021k N·s/mm增大为0.165k N·s/mm,不仅满足某型号直升机旋翼系统所需的弹性刚度(0.44k N/mm),而且具有良好的变刚度和变阻尼特性。
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