基于剪切-压缩混合模式的磁流变弹性体隔振器

摘要

机械振动在生产、生活中无处不在。为了减小机械振动对仪器设备的影响，确保仪器设备的正常运行，就需要采取相应的减振措施对仪器设备进行保护。目前，小型仪器设备最常用的隔振装置是成本低廉且无需能量输入的橡胶隔振器，然而，由于橡胶隔振器是一种被动隔振器，并且一个型号的橡胶隔振器通常只能在一个较窄的频率范围内使用才具有良好的减振效果；当外界的激振频率范围发生变化时，橡胶隔振器的隔振性能就会大大降低，甚至发生“共振”现象，对此，设计了一种磁流变弹性体隔振装置。磁流变弹性体材料(MRE)是一种刚度和阻尼性能可被外界磁场可实时控制的材料，用其制成的磁流变弹性体隔振器有望在这一领域商业化应用。
　　 本文在自制的磁流变弹性体性能测试的基础上，设计了一种混合工作模式(剪切一压缩式)的磁流变弹性体隔振器，并对之进行了隔振性能测试。具体工作如下：
　　 首先，根据混合工作模式磁流变弹性体隔振器性能需要，对特定组分磁流变弹性体进行制备，并对之进行特定振幅和频率下剪切和压缩两种不同工作模式性能进行了测试。然后，结合隔振器工作原理，及可变刚度隔振器与普通隔振器的差异，设计了基于剪切-压缩模式的磁流变弹性体隔振器装置，并对之进行了性能测试。该隔振装置含有两块磁流变弹性，其中一块工作于剪切模式，另一块工作于压缩模式。励磁线圈加载外电流并在该隔振装置中能产生闭合的磁路，所形成的磁场方向与挤压方向平行，与剪切工作方向垂直。最终，通过调节励磁电流大小改变隔振器中弹性体模量，进而改变隔振器的刚度。这种隔振器中弹性体同时采用了压缩和剪切模式，由于压缩模式的MRE模量高于剪切模式的MRE模量，因此该结构能有效减小由被隔振器件质量引起的隔振系统的静应变。实验结果表明，所设计磁流变弹性体隔振器能有效改变隔振系统的固有频率，且外加励磁电流越大，隔振系统可变刚度范围越宽。