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电流变阻尼器及其在减振应用中的研究

李斌  
【摘要】: 电流变液是一种智能材料,它的表观粘度和剪切屈服应力可随外加电场发生 快速可控的变化。这种独特的性能,使得电流变液可被用作一种可控阻尼介质, 为结构振动控制提供了新的思路。 本文研制了一系列的淀粉/变压器油型电流变液,并测试了它们的静态剪切 屈服应力、剪切模量及电导率等特性参数,讨论了多种因素对其性能的影响,包 括:组分因素;电学因素;环境因素。确定了综合性能较好的IAS-5型电流变液 的配方,这种电流变液在3kv/mm的外加电场强度下,静态剪切屈服应力可以达 到2.4kpa。 现有电流变阻尼器按其工作原理可以分为三类:剪切模式;流动模式;挤压 模式,本文对其进行了综合分析。并设计制造了三种多层极板构架的剪切模式电 流变阻尼器。对其中一种直立式阻尼器,在INSTRON8871材料试验机上进行了 动态特性试验,获得了它在不同情况下载荷—位移迟滞曲线。基于Bingham塑 性理论,建立了这种电流变阻尼器的力学模型,并用参数优化的方法进行了参数 识别,计算结果表明这种力学模型可以较精确地反应该阻尼器的动态特性。 利用电流变阻尼器进行振动控制是目前电流变液最有富有前景的应用领域。 本文研究中,利用电流阻尼器进行了两种结构的振动半主动控制研究:一是飞机 操纵面颤振抑制,提出了一种操纵面弯扭自由度综合阻尼控制方案,并在风洞上 进行模型试验,试验结果表明这种控制方案是可行的,可以有效抑制颤振,并可 将操纵面的颤振临界速度提高15%。二是桁架结构的振动控制,设计制造了一个 两层桁架模型,并用一个直线型多层极板电流变阻尼器了初步的振动控制试验研 究,验证了阻尼消振方案的可行性。


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