磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试

磁流变弹性体（MRE）是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电磁振动台提供稳定的正弦激励,通过可调间距的钕铁硼永磁体产生可变的磁场,利用安装在测试系统中的力与加速度传感器,获取磁流变弹性体在往复剪切运动中的剪切力与加速度信号,其中加速度信号经两次数值积分获得位移数据,通过力与位移数据建立磁流变弹性体在动态剪切模式下的应力-应变关系,结合粘弹性材料理论模型,得到磁流变弹性体在剪切模式下的磁控动态力学性能参数。为研制高性能的磁流变弹性体提供了评价体系。     

基于磁流变弹性体的坦克发动机减振研究

发动机悬置系统的动静态特性是影响坦克车辆的机动性和人员舒适性的重要因素之一。由于发动机振动频率随着工况的改变而发生改变,利用磁流变弹性体的刚度可控特性,采用避开车身振动频率的方式,提高悬置系统隔振效果。基于建立的发动机两自由度动力学模型,获得避开机身共振频率所需磁流变弹性体悬置系统的刚度变化范围。设计了一种新型的压缩式磁流变弹性体隔振器,用有限元法对隔振器的磁路进行设计和分析,并采用万能材料试验机对该隔振器进行了测试。试验结果表明,通过改变外加电流大小,该隔振器满足了坦克发动机悬置的刚度变化范围。     

磁流变弹性体力学性能测量系统的建立

磁流变弹性体的性能参数很多.其中磁流变弹性体的磁控性能部分是这种材料的主要参数.然而现在国际上对磁流变弹性体的力学性能的测量缺乏标准性.不同的测试系统得到的结果差别也很大.本文建立了一套磁流变弹性体力学性能的测试系统.使用了经过改造的,可以实现力磁耦合的DMA动态测试系统和自制的动态力学性能测试系统,能够全面分析磁流变弹性体的磁致动态力学性能;改造了具备力磁耦合功能的电子拉力机,可以测试磁流变弹性体在不同磁场强度和应变率情况下的准静态模量;并建立了传统的标准橡胶测试手段,可以对磁流变弹性体的强度、硬度、抗疲劳性和回弹性等多项机械性能进行较为完整的测量.这一系列测试系统的建立,为磁流变弹性体的性能测试提供了较为全面的评估体系,为磁流变弹性体的性能突破和实用化研究打下了基础.     

基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究

针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模式的特性,设计了刚度、阻尼均可变化的减振器,并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场仿真分析;试制减振器原理样机,在INSTRON万能拉压试验机上,测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试验结果表明:在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55.4%,阻尼变化可达214.3%,证明了该设计方案的可行性。     

舰用磁流变弹性体隔振器设计及性能分析

根据磁流变弹性体的工作模式和工作原理,设计一种舰用新型的磁流变弹性体隔振器结构,该隔振器中磁流变弹性体处于剪切压缩的状态。采用经典理论对隔振器尺寸进行计算,并应用有限元对其静、动态力学性能进行分析,并对隔振器在不同控制电流下的动态性能进行试验,结果表明,所设计的磁流变弹性体隔振器结构是合理的;随着控制电流的增大,动态刚度不断增大,当控制电流超过2 A以后,动态刚度的改变量趋于平缓;隔振器动态刚度随磁场的变化较明显,即隔振器刚度可进行有效调节。     

磁流变弹性体的厚度对其力学性能的影响

磁流变弹性体在变刚度变阻尼的隔振或吸振系统中具有广阔的应用前景,材料厚度是影响结构优化和减振效果的重要因素。为了研究材料厚度对磁流变弹性体力学性能影响,制备了同一组分不同厚度的4种试样,采用流变仪对磁流变弹性体在不同磁场、应变、频率下的动态力学性能进行表征。通过对测试结果的处理与分析,得到了磁流变弹性体材料厚度与力学性能之间的变化关系,为磁流变弹性体装置的优化设计提供依据。     

磁流变弹性体的动态压缩性能

制备了聚氨酯基磁流变弹性体,并构建了一种压缩性能的实验装置,对磁流变弹性体的动态压缩性能进行了系统的研究.采用激振的方法,建立了磁流变弹性体的动态力学性能的理论模型,提出了磁流变效应的计算方法.分别研究了预压缩、激励振幅、激励频率、外加磁场对磁流变效应的影响.结果表明,磁流变弹性体的磁流变效应随着外加磁场、激励振幅的增...     

基于磁流变弹性体的坦克陀螺仪组减振器设计

坦克战时所处的复杂振动环境会造成稳定器陀螺仪组测量精度下降,进而影响射击精度。从陀螺仪组减振需求和安装空间要求出发,介绍一种基于压缩工作模式的磁流变弹性体减振器设计方法,并通过有限元仿真软件对减振器磁路设计合理性进行分析。制备天然橡胶基和顺丁橡胶基磁流变弹性体样品,并利用磁强计对振动样品进行测试,比较了不同硫化磁场强度对磁流变弹性体样品性能的影响。对该减振器进行的振动试验结果表明,采用不同橡胶基体得到的磁流变弹性体减振器均具有刚度可变的特性,仿真中作随机振动时也有较好的减振效果。     

基于Digimat中RVE模型的磁流变弹性体的磁致压缩力学性能的数值模拟

磁流变弹性体的宏观压缩力学性能受其组分材料的体积比、形态和外加磁场等因素的影响。从3方面系统的研究了磁流变弹性体在磁场和压缩条件下的静态磁致力学性能。首先运用Digimat软件中的均匀化方法和RVE研究零磁场条件下的磁流变弹性体力学性能。然后研究了磁场条件下各向同性和各向异性磁流变弹性的磁致力学性能。最后利用实验方法研究磁流变弹性体的力学性能。得到了磁场的施加使得各向同性和颗粒成链磁流变弹性体的压缩模量增大,同时颗粒成链比各向同性磁流变弹性体的磁流变效应更大的结论。     

硅橡胶基磁流变弹性体相对磁导率研究

磁流变弹性体的最大特性就是其刚度和阻尼可以在外加磁场作用下实现实时且可逆的控制,而磁流变弹性体的相对磁导率是影响其可控范围的重要因素之一。以硅橡胶基不同组分磁流变弹性体为研究对象,在分析了相对磁导率测量原理的基础上,搭建了基于谐振电路的磁流变弹性体相对磁导率测试系统,实验研究了影响磁流变弹性体相对磁导率的因素。结果表明,磁流变弹性体的相对磁导率随磁性颗粒含量的增加而增加,随磁场强度的增加而减小;在相同质量分数条件下,以羰基铁粉作为填充物材料的磁流变弹性体的相对磁导率要高于以羰基镍粉为填充物的相对磁导率。且磁流变弹性体的相对磁导率随增塑剂含量的增大而增大。     

磁流变弹性体动力吸振器的实验

针对船舶轴系纵向振动控制展开研究。结合智能材料磁流变弹性体结构特点,提出一种新型动力吸振器结构--磁流变弹性体动力吸振器(MRE-DVA)—的思想,通过利用磁流变弹性体的刚度可调特性设计一种新型的宽频吸振器,实现变转速工况下对船舶轴系纵向振动的有效控制。加工相应的轴系半主动控制吸振器,并进行移频效应测试试验,验证利用磁流变弹性体流变特性设计动力吸振器的构想,从而为推进轴系的纵向振动控制提供理论和工程依据。     

温度对橡胶隔振器力学性能的影响

在隔振器的设计选用中,有必要考虑温度对分动箱隔振器的力学性能影响。开发一套安装橡胶隔振器的试验夹具,把夹具和隔振器都安装在带有温控箱的疲劳试验机上,直接测试隔振器在不同温度下的力学性能。开展3个环境温度下的试验,研究环境温度和橡胶垫振动中的温升对隔振器的动刚度和阻尼系数的影响。结果表明温度对隔振器力学性能有较大影响,温度的升高,分动箱隔振器的动刚度和阻尼系数逐渐减小。该方法可广泛应用于测试不同温度下各类橡胶隔振器的力学性能。     

92负刚度蜂窝结构压缩性能分析

为准确开展以黏弹性材料为载体的负刚度蜂窝结构数值模拟研究,提出一种基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构压缩性能数值模拟法。进行了尼龙12的动态机械分析(DMA)测试,基于广义Maxwell模型拟合实测动态模量数据,得到反映尼龙12动态黏弹性的无量纲模量g_i和松弛时间τ_i。建立了负刚度蜂窝结构的有限元模型,基于实测的动态黏弹性参数,进行压缩性能的数值模拟研究,并同压缩试验结果进行比较,验证了数值模拟的准确性,利用数值模拟研究几何参数对结构压缩性能的影响规律。结果表明,基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构数值模拟分析法可较准确模拟结构的压缩性能,为预测负刚度蜂窝结构的力学性能提供帮助。     

新型磁流变弹性体隔振器关键技术

磁流变弹性体是近年来广泛应用的一种新型智能隔振材料,它继承了磁流变液的可控、可逆、响应速度快等优良性能,同时具有稳定性好、不易磨损和不易沉降等特点,广泛应用于高新技术隔振领域。以橡胶作为基体研制出的新型磁流变弹性体,充分利用磁流变弹性体刚度和阻尼可控的特性,设计一款新型磁流变弹性体隔振器,对其在不同外加控制电流和激励频率下的振动响应特性进行了试验研究,试验结果表明在外加电流的改变下,该隔振器刚度相应改变,从而引起固有频率的改变,达到宽频隔振的效果。     

高速动平衡机摆架振动特性分析与改进

高速动平衡机摆架的动力学特性直接影响到动平衡试验的准确性.为了改善动平衡机摆架的动力学特性,分析了动主刚度杆对平衡机摆架动刚度的影响.首先,使用有限元分析软件ANSYS建立高速动平衡机摆架模型,对其进行模态分析,得到动平衡机摆架的各阶频率和振型,除去对动平衡机摆架工作无影响的固有振型.对不同结构的摆架进行模态分析,比较计算结构,除去对动平衡机摆架固有频率没影响的结构.其次,在简化模型的基础上,提出摆架主刚度杆的5种改进方法.分别对各种改进之后的摆架进行谐响应分析,得到动刚度与频率关系曲线.结果表明,适当改变主刚度杆的结构尺寸或材料特性,都会改变摆架的动刚度.因此,在设计的过程中,可以通过适当改变主刚度杆的结构尺寸和材料特性来满足动平衡机摆架的设计要求.此方法具有较好的工程实际价值,为工程应用提供分析方法和改进参考.     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。     

扫描信号激振下振动器-大地耦合动刚度和动阻尼研究

准确描述在扫描信号激振下振动器与大地之间的相互作用是研究可控震源激振规律的关键。根据弹性半空间理论,建立了振动器-大地耦合振动模型,提出了振动器-大地耦合动刚度和动阻尼的数学描述,进行了耦合模型的试验验证,研究了耦合参数对动刚度和动阻尼的影响规律。结果表明,影响动刚度和动阻尼的耦合参数包括扫描频率、大地弹性模量、土壤密度和平板底面积;平板和地面之间的相互作用随着扫描频率的提高而减弱;弹性模量较大、密度较小的土壤与平板之间的相互作用较强,更有利于振动出力,而加大平板底面积对增大动刚度的作用随着扫描频率的提高而减弱。采用可控震源进行勘探作业时,应考虑扫描频率、土壤性质、平板底面积对动刚度和动阻尼的影响,以获得期望的地震激发信号。     

冲击荷载作用下花岗岩动力特性试验分析

利用SHPB试验设备,研究花岗岩在不同冲击气体压力下的压缩力学性能,讨论岩石类材料的应力-应变特性和破坏过程。结果表明,花岗岩的平均应变率与冲击气体压力有明显相关性,在不同冲击压力下,应变率时间历程曲线明显不同;岩石的应力-应变曲线可分成初始压密、稳定变形、非线性弹性与破坏4个阶段,且冲击气压存在一个使岩石破碎效果明显的合理值;其破坏形式大多以沿轴向的劈裂破坏为主,但在较高的冲击气压作用下,岩石则呈压碎破坏形式。