本文在对形状记忆合金(SMA)的力学性能研究的基础上,设计和制造出一种性能良好的SMA阻尼器,介绍了其工作原理及有关试验结果,将该阻尼器安装在斜拉桥模型上,进行了斜拉桥模型振动试验.试验结果表明该阻尼器的耗能效果明显,在工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景.

对近年来发展的高性能磁流变液的磁学特性、流变学特性、抗沉降团聚稳定性、温度稳定性、摩擦学特性、应用性能、耐久性做了简要介绍和讨论。

为解决磁流变阻尼器的Bingham模型在拟合阻尼力-位移关系时"具有较高精度,但是无法准确描述阻尼力-速度的滞后"的问题,基于传统Bingham模型进行了改进,应用分数阶微分形式的Bingham模型,更加准确地拟合了速度-阻尼力的滞回特性。在改进的模型中以分数阶导数代替了传统模型中位移的一阶导数,既能够描述磁流变液屈服后的粘性剪切流动,又包含磁流变液体在低剪切速率下未屈服时的弹性变形。对一种磁流变阻尼器进行了实验,比较传统Bingham模型和改进分数阶模型阻尼力-位移和阻尼力-速度拟合的精度,分析分数阶微分项阶数与控制电流及阻尼力-速度滞后特性的关系。实验结果表明,分数阶微分形式的Bingham模型拟合磁流变阻尼器力-位移和力-速度关系,其精度均较传统Bingham模型有明显提高。

建筑结构在外部激励下的振动控制一直以来是振动控制领域研究的热点。其中,半主动控制策略包含了被动控制和主动控制的优点,能更有效地提高建筑结构的抗震性能,减轻其在动力作用下的反应及损伤。基于磁流变阻尼器的半主动控制策略也有很大的发展,在实际工程中已有所应用。磁流变阻尼器的主要性能取决于磁流变液成分。综述国内外磁流变阻尼器的研究发展历程,及其在建筑结构减震控制中的应用,展望其在建筑结构减振控制应用中的发展趋势。

磁流变液由于在外加磁场作用下,可发生迅速、无极、连续、可逆的变化,且能耗极小。其优良的性能使其备受瞩目。近几十年来得到日益广泛而深入的研究。而磁流变弹性材料则是在磁流变液基础上发展起来的一种具有流变特性可控的新型智能材料。本文着重阐述了磁流变弹性材料的优良的电磁学性能、机械性能、减振机理和在液压缸阻尼器、汽车减振器的主动控制方面的应用。

磁流变材料作为一种新兴的智能材料,因其具有良好的磁流变效应,而越来越受到学者的关注。根据磁流变效应设计的磁流变液阻尼器具有结构紧凑、功耗低、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点,其阻尼力可通过调节外加磁场大小来控制,在工程上有广泛的应用前景。传统拉力器存在材料种类单一、拉伸倍数小、体积大、使用寿命短、重量大、难拆卸、不易携带等缺点。该文主要针对磁流变液阻尼器的磁路结构,利用MAXWELL软件进行磁路仿真。分析了活塞结构的变化对磁流变液阻尼器磁场分布的影响,为磁流变液阻尼器应用于拉力器的结构设计提供了依据。

基于磁流变液的主动减振技术可以控制钻具振动,提高机械钻速,降低钻井成本。在介绍井下减振技术发展现状的基础上,阐述了磁流变液阻尼器和基于磁流变液的主动减振短节(AVD)的工作原理,对AVD的减振性能进行了室内试验和现场对比试验。试验结果表明,AVD在将振动降至最弱程度的同时提高了机械钻速,还可避免钻柱振动破坏钻头及其他钻柱组件,增大钻头进尺和减少额外的起下钻次数。基于磁流变液的主动减振技术可以很好地解决钻具振动引起的钻压不稳、机械钻速低等问题。最后指出我国应该开展这方面的研究。

磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)是实现车辆悬架半主动控制的理想器件,然而传统MRD的控制模型及控制过程复杂,严重制约MRD的工程应用。针对上述问题,提出具有并联常通孔的MRD,当电流为零时,磁流变液从常通孔和感应通道流过,实现最小阻尼系数;电流加载至最大时,感应通道被发生流变效应的磁流变液堵塞而充当限压阀的作用,在磁流变液屈服前,液体仅从常通孔流过,实现最大阻尼系数。建立新型阻尼器的阻尼力计算模型,为其设计和阻尼特性分析提供理论依据,并通过磁路仿真和阻尼特性试验验证设计方案的可行性。该MRD尤其适用于与开关类控制策略相结合,不需要复杂的逆模型求解,极大地简化了控制过程,具有较好的实际应用价值。

根据力觉反馈的需要,设计了一种基于磁流变液的阻尼器,并建立了模型。介绍了磁流变液阻尼器的设计方法,该阻尼器由上、下盖组成密闭的壳体,转子通过轴设置于壳体内,壳体内充满磁流变液,在磁场作用下磁流变液屈服应力产生变化,转子相对于壳体转动时阻尼力连续快速变化,分析了阻尼器阻尼力构成及其可控性,运用较为简化的方法建立了阻尼器的逆动态模型,利用研制的阻尼器原型设计了实验系统并进行了挤压柔顺性物体和碰撞刚体力反馈实验,实验中阻尼器能够实现大范围的力觉反馈,因此表明设计方法有效、模型正确。

为了解决某石化企业柱塞泵入口管线的振动问题,研究了阻尼减振技术。在测量振动管道的布置参数后,用ANSYS建立管道模型并进行模态分析,结合现场管道的振动情况,找出管道振动的原因,并提出解决方案;进一步运用SAP2000进行阻尼减振模拟仿真,提出了优化方案。在柱塞泵不停机、管道结构不改变的情况下,按指定方案安装阻尼器后,柱塞泵入口管线的最大振幅由1 175μm降到了132μm,降幅高达89%。改造后的管线所有测点振动幅值降幅都超过了70%,且处于安全范围之内,实现了整个机组长期稳定运行。