局部磁场作用下磁流变弹性体悬臂夹层梁动力学仿真及振动特性实验研究

摘要

磁流变材料是近年来广受关注的智能材料，磁流变弹性体是其新衍生出来的材料，是磁流变液的固体模拟，其组成材料主要是高分子聚合物、铁磁颗粒和添加剂。磁流变液和弹性体的长处在磁流变弹性体上都可以体现出来，而且磁流变弹性体更好的弥补了磁流变液颗粒易沉降、稳定性差等限制磁流变液发展的缺点，具有比磁流变液材料更广泛的工程应用潜力，在结构振动的半主动振动控制领域有着卓越的应用前景。将磁流变弹性体复合在夹层梁结构中，可以通过改变外加磁场的强度来实现对结构振动特性的控制。但是目前有关磁流变弹性体夹层梁的动力学研究主要是在均匀磁场作用下研究得到的，有关局部磁场作用磁流变弹性体夹层梁动力学研究还很少涉及。
　　本文制作了硅油含量不同的磁流变弹性体，并运用流变仪对其流变性能进行测试，分析了剪切模量和耗能模量与外加磁场大小的关系。结果表明磁流变弹性体的剪切模量和耗能模量都会随着外加磁场的增大而增大，并且硅油含量高的磁流变弹性体剪切模量和耗能模量都更大。然后将磁流变弹性体视为线性粘弹性材料，采用有限元法建立了动力学模型，推导出振动方程，数值模拟仿真分析了局部磁场作用下，磁流变弹性体的固有频率变化规律。同时制作了铁磁颗粒含量、硅油含量、磁流变弹性体层厚度不同的磁流变弹性体夹层梁，搭建了局部磁场作用磁流变弹性体悬臂夹层梁的振动特性测试实验台，实验分析其固有频率的变化规律，并与数值仿真结果进行了对比。
　　数值模拟仿真分析与实验结果对比发现磁流变弹性体悬臂夹层梁的固有频率变化趋势基本一致，结果比较吻合。随着局部磁场增强，磁流变弹性体悬臂夹层梁的一阶固有频率会慢慢下降，表现出频率左移的趋向；同时当外加局部磁场场强一定时，磁流变弹性体悬臂夹层梁的一阶固有频率会随着磁场作用区域位置的右移而下降；另外，铁磁颗粒高、硅油含量高和磁流变弹性体层厚度大的磁流变弹性体夹层梁的固有频率都相应要小些。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题研究目的和意义

1.2 磁流变智能材料研究及应用

1.3 磁流变弹性体夹层梁研究现状及国内外发展趋势

1.4 课题研究主要内容

1.5 课题研究难点

1.6 本章小结

第二章 磁流变弹性体的制备及流变性能分析

2.1 引言

2.2 磁流变弹性体的制作

2.3 磁流变弹性体的流变性能实验分析

2.4 本章小结

第三章 局部磁场作用磁流变弹性体夹层梁动力学分析

3.1 引言

3.2 局部磁场作用磁流变弹性体夹层梁动力学有限元模型

3.3 局部磁场磁流变弹性体夹层梁振动特性数值仿真分析

3.4 数值仿真结果与实验结果对比分析

3.5 本章小结

第四章 局部磁场作用磁流变弹性体悬臂夹层梁振动特性实验研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 磁流变弹性体夹层梁的制作

4.4 振动特性测试试验台搭建

4.5 振动特性实验与结果分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢