不同磁场作用下磁流变弹性体固支及悬臂夹层梁振动响应实验测试分析

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文不同磁场作用下磁流变弹性体固支及悬臂夹层梁振动响应实验测试分析学位申请人：李丙丙学科专业：机械工程指导教师：胡国良教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果

2、，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要不同磁场作用下磁流

3、变弹性体固支及悬臂夹层梁振动响应实验测试分析摘要磁流变弹性体（MRE）是一种新兴的智能材料，是磁流变材料的重要组成部分，由于其在受到外加磁场时呈现出的刚度和阻尼可控、变化迅速且可逆等诸多优异性能，为在振动控制领域中需要高频带宽的结构设计提供了思路。以MRE为核心的复合夹层结构是磁流变材料在半主动控制方面的一个应用，通过控制复合在夹层结构中的磁流变弹性体随外加磁场的变化而引起的阻尼和刚度的变化，达到对夹层结构振动控制的效果。当今国内外关于MRE的应用多集中在吸振器和隔振器等方面，在夹层结构方面应用的研究还不太多，特别是MRE夹层结构在固支和悬臂不同边界条件下，以及在均匀磁场和

4、局部磁场分别作用下的实验研究和对比分析更鲜有报道。基于此，本文制备了含铁粉、硅油和硅橡胶比例不同的磁流变弹性体样本，并用流变仪测试和分析了它们的流变特性。测试结果表明，MRE的流变特性与铁粉和硅油所占比例有很大关系，铁粉和硅油含量高的弹性体其储能模量和耗能模量会比较大；在外加磁场作用下，随着磁场强度的增大，MRE的储能模量和耗能模量也随之增大。建立了磁流变弹性体夹层梁的动力学模型，推导出振动方程，数值仿真分析了磁流变弹性体夹层梁的固有频率变化规律。搭建了振动响应特性实验平台，制备了不同配比和厚度的MRE夹层梁，以固支和悬臂两种边界条件固定在实验台上，实验研究和分析夹层梁在外

5、加均匀磁场和局部磁场及不同磁场强度的作用下的振动响应特性。实验测试发现，在均匀磁场作用下，固支边界条件和悬臂边界条件的MRE夹层梁的固有频率都随场强的增大而逐渐增大；MRE层中铁磁粉含量比例越高，固有频率越大；在场强和配比相同的条件下，固支梁的固有频率比悬臂梁大；在局部磁场作用下，固支边界条件的MRE夹层梁磁场位于中间部位时固有频率最小，往两端移动时固有频率逐渐增大；悬臂边界条件下的MRE夹层梁的固有频率会随着磁场从固定端移至自由端的过程中逐渐减小，同一位置，随着磁场强度的增大和铁粉和硅油含量的增加，固有频率会逐渐减小。实验结果与理论计算结果变化趋势基本一致。本文研究结果表

6、明，通过适时改变影响振动特性的各种因素，可以对不同夹层结构进行组合优化，设计出在较宽频率变化范围内的自适应夹层振动控制结构，以满足各种工作环境和使用条件的振动控制应用要求。关键词：磁流变弹性体，夹层梁，均匀磁场，局部磁场，振动特性IAbstractExperimentalTestAnalysisofVibrationResponseofMREClampedandCantileverSandwichBeamsunderDifferentMagneticFieldsABSTRACTMagneto-rheologicalelastomer(MRE)isanimportantpar

7、tofmagneto-rheologicalmaterialswhichareemergingsmartmaterials,itsstiffnessanddampingarecontrollableandcanbechangedquicklyandreversiblyintheexternalmagneticfield,theseexcellentperformancesprovidesolutionstotheproblemofdesigningvibrationcontrolstructurewithhighf