磁流变阻尼器的力学模型

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1、·98·《机床与液压》%##+[.I["磁流变阻尼器的力学模型王!影，贾启芬，刘习军（天津大学机械工程学院力学系，天津"###$%）摘要：利用磁流变液制成的磁流变阻尼器具有相应速度快、阻尼连续可调、功耗小、阻尼力大、动态范围广、频响高、适应面大等特点，本文从参数建模和非参数建模两个方面对磁流变阻尼器的力学模型进行讨论分析，着重对&种参数模型进行了分析，指出不同的设计应采用不同的模型方案，以发挥各自的优势。关键词：磁流变阻尼器；力学模型；参数建模；非参数建模中图分类号：’"%$；’"%&!!文献标识码

2、：(!!文章编号：)##)*"&&)（%##+）"*#$#*,!"#$%&’#%(!)*"(+),!%-&".)/$")()-’#%(0%12"/-(./0123，45(617892，:5;<17=>2（?9@AB21@CD9EBFGH92GI8?9@AB21@BJK231299F123L@AIIJ，M1B2=12;21N9FC1GO，M1B2=12"###$%，PA12B）34+./%#.：QO>C123GA9@ABFB@G9F1CG1@CI8GA98BCGF9CEI2C9，@I2G12>I>CJ

3、OHIR>JBGIFORBHE9F，JISEIS9F，CGFI23RBHE9FEIS9F，S1R9RO2BH1@FB239，8BCG8F9T>92@OF9CEI2C9，JBF39BRBEGBU1J1GOI8HB329GIFA9IJI31@BJRBHE9FCHBR98FIHGA9HB329GIFA9IJI31@BJ8J>71R，GA9H9@AB21@BJHIR9JCI8GA9HB329GIFA9IJI31@BJRBHE9FCUOEBFBH9G9FHIR9J123B2R2I2*EBFBH9G9FHIR9

4、J123S9F9R1C@>CC9RB2RB2BJOV9RW529CE9@1BJ，913AGHIR9JCS9F9R9C@F1U9R12R9GB1JW5G1CEI12G9RI>GGABGGA9R1889F92GR9C132CAI>JRBRBEGR1889F92GHIR9J12IFR9FGIGBX9BRNB2GB39I81GC@ABFB@G9F1CG1@W5"67)/*+：?B329GIFA9IJI31@BJRBHE9FC；?9@AB21@BJHIR9J；YBFBH9G9FHIR9J123；.I2*EBF

5、BH9G9FHIR9J123!!磁流变现象在%#世纪,#年代末首先被4WZBU17!"参数模型［)］2IS发现，磁流变体是由在磁场中可极化的悬浮微)[)!Q123ABH模型［%］粒、载体液和稳定剂"部分组成。磁流变体的流变基于描述磁流体的Q123ABH粘塑性模型，LGB27特性可以通过改变磁场的参数加以控制，在外加磁场SBO［+］提出了非线性Q123ABH模型，用来描述磁流体的作用下，液体的粘度发生很大的变化，具有很大的减振器的阻尼力特性。这个模型如图)所示。抗剪切力，其大小与磁场的强度有关。当外加

6、磁场撤去时，磁流变体又恢复到原来的液体状态，其响应时间仅为几毫秒，易于控制并且连续可控，上述特点使磁流变液体在工程上的实用成为可能，可以制成磁流［"］变制动器、离合器、减振器等磁流变元器件。利用磁流变体在外磁场作用下改变流变特性特点开发的各图)图%种用途的元件，其工作模式有下列"种：压力驱动模减振器的阻尼力为：［,］式、剪切流动模式、挤压流动模式。!*!C32（$%*$%）*&（$%*$%）"##’(#磁流变液阻尼器是磁流变液的一种主要应用装式中：&)])+，!!]!+。’(*’#*’置，可用

7、于控制系统的阻尼，具有响应速度快、阻尼该模型将阻尼力!分成两部分：一部分是粘性"连续可调、功耗小、阻尼力大、动态范围广、频响阻尼&（$%*$%），另一部分是库仑阻尼力!C32（$%*’(##高、适应面大等特点，是被动控制元件的理想替代装$%），并假定在屈服前材料是刚性的，且不流动。因#置，已在汽车、机械、建筑等领域的振动主动控制方而，当作用于阻尼器的外力大小^（#,）^_!时，$%*#面得到了一定的应用。常用的阻尼器有"种形式：单$%#。一旦施加到阻尼器上的力超过了屈服力，材筒式，双筒式和双杆式。

8、单筒式阻尼器结构紧凑、安#料便成为有非零屈服应力的牛顿流体。装方便，是目前使用最广泛的一种形式。该模型能很好地描述磁流体减振器阻尼力的时域磁流变耗能器的阻尼力模型是其在结构振动控制特性及阻尼力与位移的关系特性，但无法表示在速度应用中分析和设计的一个重要问题。但由于磁流变阻尼器的力学性能受到外加磁场（电流）、位移幅值和较小的区域内阻尼力与速度的关系特性。［‘］激励频率的影响，流变后的磁流变液的动态本构关系)[%!非线性双粘性模型比较复杂，耗能器的动态阻尼力呈现强非线性关