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。

为了实现磁流变缓冲器多维灵活可调的阻尼输出,设计多阶并联式线圈结构的磁流变缓冲器,并以火炮后坐缓冲为研究背景,讨论该新型缓冲器动态特性.利用各线圈可独立加载控制特点,对不同工作线圈、电流组合加载及各线圈延时加载进行冲击试验,分别分析磁流变效应在几何维度、时间维度上的变化对缓冲性能的影响.对比分析并联式磁流变缓冲器的优势.结合后坐缓冲模型及冲击试验结果,分析缓冲器在火炮后坐缓冲的可控性.研究表明:多阶并联式磁流变缓冲器可以通过改变几何维度及时间维度上电流加载实现多变的阻尼特性输出,然而由于缓冲器结构未能优化设计,导致缓冲器的可调系数不高,当最大后坐速度小于2.16m/s时可以实现部分后坐输出理想阻尼力.

针对冲击缓冲用磁流变阻尼器对快速性的要求,对其响应特性进行理论建模与实验研究。根据磁流变线圈电磁电路,建立了磁感应强度响应特性理论模型,并用频率测定方法确定了响应时间常数。通过实验测试了不同电流条件下磁流变阻尼器的磁感应强度阶跃响应,结果表明不同幅值的激励电流对磁感应强度的响应并无明显影响,获得上升阶跃平均响应时间常数为4.9ms,下降阶跃平均响应时间常数为2.8ms。建立了剪切屈服应力的二阶响应模型,并利用冲击实验台测试了冲击载荷下磁流变阻尼器剪切屈服应力的阶跃响应,通过模型拟合获得响应时间常数为4.8ms。实验结果表明剪切屈服应力二阶模型能较好地吻合实验响应曲线,说明该模型能够较准确地描述冲击条件下磁流变阻尼器的响应特性。

磁流变阻尼器自身固有的迟滞非线性问题限制了其在工程上的广泛应用，大大影响了阻尼器阻尼力的预测和控制精度。尤其是在冲击缓冲系统中，磁流变阻尼器的迟滞特性问题尤为突出。因此，研究磁流变阻尼器的迟滞非线性的消除方法以及控制对提高磁流变阻尼器系统的控制性能具有重大意义。综述了磁流变器件的迟滞非线性的消除机制以及控制方法研究的主要进展，讨论了其控制系统的过程机制和描述方法，在此基础上对迟滞非线性消除方法及控制规律的研究前景进行了展望。

火炮磁流变阻尼器工作在高速高冲击条件下，其动力特性及其力学模型与常用的磁流变阻尼器存在较大不同。针对某型号火炮设计了反后坐用磁流变阻尼器，并进行了5种不同电流下的动态测试，验证了该阻尼器对反后坐控制的可行性。由试验分析得，火炮磁流变阻尼器的输出力不仅与控制电流和后坐速度有关，还与高冲击条件下的磁流变效应的复杂性、惯性力、腔体内气体压力等因素有关。提出了用改进的多项式模型描述火炮磁流变阻尼器，该模型具有形式简洁，易于求解逆模型，便于实时控制等优点。通过参数辨识后的模型能较好的描述火炮反后坐过程中阻尼器的输出力。

针对磁流变阻尼器在冲击缓冲系统中的应用,该文对其控制方法进行理论和实验研究。设计了冲击载荷下磁流变后坐缓冲试验系统,通过磁流变阻尼器的动态试验分析选定控制区域,提出将磁流变阻尼器多项式动力学模型应用于缓冲系统的仿真建模以及输出电流的反解,分别设计了一维和二维模糊控制器。用两种量化的充满度评价后坐缓冲的控制效果,仿真和试验结果表明,相对于原始后坐缓冲效果,磁流变后坐缓冲装置在模糊控制作用下的充满度指标明显提高,其中二维模糊控制效果较一维模糊控制效果更优。