磁流變彈性體及其在結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、振動(dòng)控制應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域已有四十多年歷史，已經(jīng)發(fā)展成為抵御地震、颶風(fēng)等災(zāi)害的有效手段之一。半主動(dòng)控制是振動(dòng)控制中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N控制形式，它具有能耗低、控制效果好、維護(hù)要求不高等優(yōu)點(diǎn)。磁流變彈性體（MRE）是一種新型的磁流變智能材料，其磁控特性使其在結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文針對(duì)磁流變彈性體的磁控特性對(duì)磁流變彈性體的制備、性能測(cè)試、剪切式磁流變彈性體減振器特性以及基于磁流變彈性體減振器的結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制展開

2、實(shí)驗(yàn)研究和仿真分析。本文的主要工作內(nèi)容和研究成果如下:
　?、?gòu)脑牧稀⒃牧吓浔?、?shí)驗(yàn)設(shè)備以及相應(yīng)的制備工藝四個(gè)方面出發(fā)，制備出兩種不同基體的磁流變彈性體——硅橡膠基磁流變彈性體和天然橡膠基磁流變彈性體。
　?、谠O(shè)計(jì)、制作了磁場(chǎng)發(fā)生器，并對(duì)該磁場(chǎng)發(fā)生器的磁特性進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:磁場(chǎng)發(fā)生器在加載2A電流時(shí)，測(cè)試腔內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)0.654T，基本滿足設(shè)計(jì)要求。
　　③以該磁場(chǎng)發(fā)生器為基礎(chǔ)建立了基于萬能材料試驗(yàn)機(jī)的磁

3、流變彈性體壓縮性能測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)制備的兩種磁流變彈性體進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:兩種磁流變彈性體的壓縮模量都隨電流的增大而增大，但增加量在不斷減小;電流達(dá)到1.5A時(shí)，兩種彈性體的磁致壓縮模量都接近飽和;硅橡膠基磁流變彈性體的相對(duì)磁流變效應(yīng)高于天然橡膠基磁流變彈性體;隨著形變量的增加，兩種彈性體的相對(duì)磁流變效應(yīng)都呈減小趨勢(shì)。
　?、軓墓ぷ髂Ｊ竭x擇、材料選擇、磁路分析三個(gè)方面出發(fā)，設(shè)計(jì)并制備剪切式硅橡膠基磁流變彈性體減振器，采用電

4、液伺服動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)該減振器性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:相同位移下，加載幅值較大的MRE減振器輸出力較小;加載頻率對(duì)MRE減振器的力學(xué)性能基本沒有影響;在加載頻率為0.5HZ、幅值為1mm的條件下，MRE減振器的等效剛度最大增加了128.2％，等效粘滯阻尼比基本不隨電流變化。
　?、輰?duì)基于MRE減振器的被動(dòng)控制結(jié)構(gòu)以及基于PD控制、LQR控制、模糊控制的三種半主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明:四種控制結(jié)構(gòu)對(duì)位移響應(yīng)和加速度