磁流变弹性体智能器件研究

论文摘要

磁流变弹性体是属于特殊的粘弹性材料,同时在外加磁场作用下又兼有磁流变液的磁控性质,可以用于制作智能减震器件,其优点在于利用连续可调控的刚度来进一步优化减震系统达到最佳的减震效果。本文创新性的提出了两种磁流变弹性体智能器件：磁流变弹性体阻尼器和磁流变弹性体隔震支座。其中磁流变弹性体阻尼器的构想来自于普通的剪切型粘弹性体阻尼器,构造简单。磁流变弹性体隔震支座则相对复杂,是以普通叠层橡胶支座为原型,橡胶材料以磁流变弹性体替代,然后设计合适的磁路,构成依靠励磁电流控制的复合型智能隔震支座。同时,对自行设计的磁流变弹性体智能器件分别进行了磁场有限元分析,得出了最佳设计方案,进一步验证了设计的可行性和合理性,并对尺寸组合进行了进一步优化。实际使用中由于加入了磁场的作用,两种器件的力学性能都发生了变化。为了将两种智能器件更好的应用于工程实践,我们进一步对其宏观的力学模型进行了分析。通过分析我们可得知,两种器件通过可调控的储能模量和阻尼比,能更好的适应外荷载的变化,大大减小了结构的动力响应。磁流变弹性体智能器件的优点明确,安全性高,可控性好,其在土木工程中的应用必将更加广泛。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 减震结构概述
• 1.2.1 隔震支座
• 1.2.2 阻尼器
• 1.3 磁流变弹性体特性
• 1.3.1 磁流变弹性体磁控效应
• 1.3.2 磁流变弹性体粘弹性效应
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 磁流变弹性体减震器件设计
• 2.1 磁流变弹性体智能器件
• 2.1.1 磁流变弹性体阻尼器
• 2.1.2 磁流变弹性体隔震支座
• 2.1.3 磁流变弹性体器件的智能性
• 2.2 磁流变弹性体阻尼器设计
• 2.2.1 阻尼器构造设计
• 2.2.2 阻尼器尺寸设计
• 2.2.3 阻尼器外力与相对位移
• 2.3 磁流变弹性体隔震支座设计
• 2.4 章节小结
• 第3章 磁流变弹性体智能器件磁场有限元分析
• 3.1 磁场有限元分析的基本假定和方法
• 3.2 磁场有限元分析的结论总结
• 3.2.1 磁流变弹性体阻尼器磁场有限元分析
• 3.2.2 磁流变弹性体隔震支座磁场有限元分析
• 3.3 章节小结
• 第4章 磁流变弹性体智能器件力学模型
• 4.1 磁流变弹性磁致剪切模量的计算
• 4.1.1 磁场方向与磁性颗粒链方向平行
• 4.1.2 磁场方向与磁性颗粒链方向不平行
• 4.2 磁流变弹性体器件力学模型
• 4.2.1 磁流变弹性体阻尼器力学性能
• 4.2.2 磁流变弹性体隔震支座力学性能
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表和完成的论文
• 作者在攻读硕士学位期间参与的硏究课题
• 致谢