磁流变液减振器及振动控制技术研究

　　1　磁流变液减振器

　　磁流变液减振器又称磁流变液阻尼器。它以磁流变液作为阻尼介质进行工作。磁流变液是一种新型的功能材料,属于可控流体。磁流变液减振器具有如下优点:(1)控制应力范围大。在磁场作用下,控制应力的范围因磁流变液屈服强度的提高而增大。(2)无级可调。利用磁流变效应产生不同的剪切屈服应力,因此磁流变液减振器阻尼力无级可调。(3)响应速度快。在外加磁场作用下,磁流变液可于瞬间(0·001 s左右)由液态转变成类固态,因此磁流变液减振器的减振效果迅速,振幅衰减快。(4)工作温度范围宽。可以在-50~140℃内工作,而屈服强度只有微小改变。(5)减振过程中,磁流变液固-液转化过程完全可逆。不存在老化、疲劳现象。(6)功耗低。与传统的减振器相比,其运动部件大为减少,几乎无碰撞,故噪声低。(7)杂质的不敏感性。　　变液对制造和使用中产生的杂质不敏感,因此磁流变液减振器中可以选择使用多种添加剂(如表面活化剂、分散剂、摩擦调节剂、防磨剂等)来提高稳定性、密封性和轴承寿命等。(8)低电力要求。磁流变液控制器可以直接通过普通低伏电源(一般的蓄电池)供电,避免高电压带来的危险和不便,尤其在地震时可避免由于主电源失效而使控制器丧失减振耗能特性。

　　2　磁流变液减振技术的发展

　　在20世纪40年代,美国科技工作者Rabinow.J.首次发现了磁流变液现象,而且发明了磁流变液离合器,与此同时,Winslow发明了电流变液,然而只有在此后的几年里出现的磁流变液的专利和论文比电流变液多,之后大部分的研究则集中于电流变液。但是,由于电流变液的屈服应力较低,且存在高压安全性问题,因而1990年以来,磁流变液重新引起了研究者们的兴趣,尤其是近几年来,国际上召开了3届电流变液与磁流变液研讨会,促进了磁流变液技术的研究与开发。

　　我国对磁流变液减振器的研究起步较晚,自1994年之后才有相关文献发表。中国科学技术大学对磁流变液的机理及阻尼器的性能进行了阐述;上海交通大学对磁流变液阻尼器在汽车减振上的应用进行了研究;哈尔滨工业大学对磁流变液阻尼器在地振领域进行了研究;电子科技大学对磁流变液的制备及流变性质进行了研究等。总体看来,我国目前在磁流变液减振器的研制与性能研究方面与国外仍有一定差距,应用产品尚属空白。

　　磁流变液减振包括磁流变液材料、磁流变液减振器两大关键技术。前者从材料和力学的角度出发,研究磁流变体的组成及物理特性;后者则从机械学、电子学、自动控制等角度出发,并结合具体应用目标开展研究。但是,由于磁流变液减振属于新型发展的交叉学科,其理论研究和应用显得不够完善,因此,对磁流变液减振器的理论建模和实际应用的研究显得非常重要。