基于多孔泡沫金屬的磁流變液阻尼材料的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁流變液阻尼器作為一種半主動(dòng)可控的阻尼器件，自磁流變現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)后一直是學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點(diǎn)。這種阻尼可控器件，其內(nèi)部阻尼介質(zhì)采用磁流變液，該液體主要由微米級(jí)尺寸大小的磁性顆粒與載液和穩(wěn)定劑混合而成，通過調(diào)節(jié)不同強(qiáng)度的外加磁場，使阻尼通道中磁流變液的流動(dòng)特性發(fā)生變化，從而控制阻尼力。目前高性能的磁流變液在市場上已可以購買，但價(jià)格昂貴，因此只有在一些重要或高端的技術(shù)領(lǐng)域，有可控磁流變液阻尼器的應(yīng)用實(shí)例。傳統(tǒng)的磁流變阻尼器由于是采用腔體充滿

2、磁流變液的設(shè)計(jì)方式，用量大，同時(shí)還需專門的密封裝置，導(dǎo)致價(jià)格昂貴；另外在工作時(shí)，硬質(zhì)的磁性顆粒極易進(jìn)入到密封部位的間隙里，加劇了密封處的磨損，影響了阻尼器的壽命。
　　 本論文針對(duì)磁流變液阻尼器在工程應(yīng)用中碰到的價(jià)格昂貴和使用壽命短的瓶頸問題，以現(xiàn)有的多孔海綿磁流變液阻尼器設(shè)計(jì)為模版，研究了采用多孔泡沫金屬替代多孔海綿儲(chǔ)存磁流變液并產(chǎn)生阻尼的新型磁流變液阻尼材料的可行性，對(duì)這種磁流變液阻尼材料產(chǎn)生阻尼效應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研

3、究，并對(duì)該材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和阻尼性能進(jìn)行了測試和分析。
　　 本論文完成的主要工作有：
　　 1)提出多孔材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇原則，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測試，為選擇合適的多孔材料儲(chǔ)存磁流變液并產(chǎn)生阻尼提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。研究了磁流變液在毛細(xì)管中的上升現(xiàn)象，得到磁流變液在毛細(xì)管中的上升高度與孔徑的關(guān)系以及毛細(xì)管內(nèi)的磁流變液性能變化情況，初步確定了保證磁流變液性能不產(chǎn)生較大變化的最小孔徑；測試了不同種類和不同孔隙率的多孔材料儲(chǔ)存磁流變液的

4、能力，分析了磁流變液在通過多孔材料后的滲透情況。
　　 2)分析和測試了多孔泡沫金屬的性能。針對(duì)選擇的多孔泡沫金屬（銅、鐵、鎳），利用石蠟熔融法，測出多孔泡沫金屬的孔隙率，測試了在重力作用下，磁流變液通過多孔泡沫金屬后的性能變化與多孔泡沫金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系；對(duì)不同種類多孔泡沫金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率及對(duì)磁場分布的影響進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　 3)研究了磁流變液在磁場作用下的上升機(jī)理，建立了用于計(jì)算磁流變液上升高度的理論模型，

5、搭建了測試磁流變液上升高度的裝置，測試了磁流變液在不同強(qiáng)度外加磁場下的上升高度，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建立的磁流變液上升高度計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，磁流變液上升高度的理論模型建立和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作為分析多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材料的阻尼效應(yīng)提供了理論依據(jù)。
　　 4)搭建了多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材料的性能測試系統(tǒng)，研究了剪切轉(zhuǎn)矩及其影響因素。介紹了性能測試裝置的工作原理、主要結(jié)構(gòu)和測試系統(tǒng)，采用計(jì)算、仿真和實(shí)驗(yàn)的方法分析了所設(shè)計(jì)裝置的內(nèi)部磁場分布

6、。應(yīng)用搭建的實(shí)驗(yàn)裝置研究了不同多孔泡沫金屬、剪切間隙、外加電流（磁場）及剪切應(yīng)變等對(duì)多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材料剪切轉(zhuǎn)矩的影響。結(jié)果表明，采用多孔泡沫金屬銅儲(chǔ)存磁流變液時(shí)產(chǎn)生的剪切轉(zhuǎn)矩最大；對(duì)于多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材料，在外加磁場強(qiáng)度和剪切間隙相同的條件下，從多孔泡沫金屬中析出磁流變液的量對(duì)剪切轉(zhuǎn)矩的影響非常大。
　　 5)研究了多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。定義了三個(gè)時(shí)間參數(shù)用于表征多孔泡沫金屬磁流變液阻尼材