磁流变弹性体变刚度隔振系统及其减振性能研究

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随着科技的发展,精密加工领域对仪器设备的工作环境要求越来越高。作为减振的一种有效手段,现有的隔振系统中隔振器刚度一般都是固定值,这使得系统的隔振效果有局限性,对较低频率振动,尤其是共振时候的隔离效果很差。磁流变弹性体是一种新型智能材料,兼有磁流变液和弹性体的优点,并且具有比磁流变液材料更为稳定的特点。其剪切模量可由外加磁场控制,在振动控制等方面具有广阔的应用前景。本论文首先结合国内外对磁流变弹性体制备的工艺和方法,提出了本实验室制备磁流变弹性体的方法,制备了一批致密度较好、不同配比的磁流变弹性体,并测试了弹性体的静、动态力学性能。然后从隔振原理出发,结合磁流变弹性体刚度阻尼模型,分析了磁流变弹性体变刚度隔振器的工作机理,提出将可调刚度的磁流变弹性体隔振器用于隔振系统中,通过改变隔振器的线圈电流大小来控制磁流变弹性体的剪切模量,进而调整隔振系统的刚度,使系统获得更宽的隔振频率范围。从隔振器的工作模式出发设计了单层和双层磁流变弹性体隔振器,基于SimuLink软件对系统的隔振效果进行了仿真分析,表明了该设计的有效性。在此基础上,设计制作了一套磁流变弹性体变刚度隔振系统实验测试装置。基于该装置,首先测试了隔振器的动力学特性,隔振器的固有频率会随着磁场的变化而移频,验证了磁流变弹性体刚度可调。然后测试了隔振系统在不同激振频率、不同磁场强度、不同磁流变弹性体配比条件下的隔振系数和隔振平台振动峰值,发现改变磁场能够有效降低隔振系数和振动峰值,实验验证了所设计的磁流变弹性体变刚度隔振系统具有良好的减振效果。
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