基于磁流变弹性体的阻尼器设计及性能研究

发布时间：2020-10-13 16:39

　　 自从结构振动控制的概念被引入到土木工程领域以来,研究者们就针对建筑结构在地震作用下的动力反应提出了多种减震控制方法。半主动控制因具有低耗能、效率高、易维护和效果明显等优点,逐渐成为建筑结构减震控制领域新的发展方向之一。磁流变弹性体材料是近年来出现的一种可以很好地实现半主动控制技术的新型智能材料,其刚度可随着外加磁场的变化而连续快速的变化,同时又克服了磁流变液中磁性颗粒易沉降、磨损率高和不稳定等缺点,应用前景非常可观。本文围绕磁流变弹性体展开研究,从样品制备和力学性能测试入手,设计了一款可用于建筑结构减震控制的磁流变弹性体阻尼器。本文主要的研究工作如下:(1)根据挤压式磁流变弹性体阻尼器工作性能的需要,结合现有试验材料和试验条件,以硅橡胶为基体材料、羰基铁粉为导磁颗粒、硅油为添加剂,在有场条件下制备出了磁流变弹性体,并对其进行了压缩模式下的静态和动态力学性能试验,试验结果表明:当外加磁感应强度为800mT时,磁流变弹性体的相对磁流变效应为92.94%。(2)从微观物理模型的角度出发,理论分析了磁流变弹性体的磁致压缩模量和磁致压缩力随磁感应强度增大而增大的原因,并结合一般粘弹性材料的力学模型,建立了磁流变弹性体的宏观力学模型,通过与试验数据拟合,得出了磁流变弹性体的磁致压缩模量与磁感应强度的关系式为:E=1.9583B～3-4.0982B～2+4.1977B+1.87。(3)自主设计了一款刚度可变的挤压式磁流变弹性体阻尼器,根据磁路设计的基本原理对阻尼器的磁路进行了理论计算,计算结果表明:在励磁线圈上缠绕1400匝铜芯直径为0.55mm的漆包线时,通入2A的直流电所产生的磁感应强度完全可以满足磁流变弹性体的工作需求。并对阻尼器的磁路做了磁饱和分析,验证了所设计磁路的有效性和合理性。(4)利用ANSYS有限元分析软件对自主设计的磁流变弹性体阻尼器中的磁路进行了有限元仿真分析,分析结果表明:当在励磁线圈中以电流密度的形式施加2A的电流时,作用于磁流变弹性体的磁感应强度为0.91T,完全可以满足设计阻尼器时要求的0.8T,证明阻尼器中的磁流变弹性体能够发挥最大的磁流变效应。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU352.1
【部分图文】：

减震控制类型被动控制主要的手段分为两种：一是改变建筑结构本身的动力学性能参数，通过增加建筑结构中构件的截面尺寸，同时采用高强度材料来增加结构自身的刚度值，使建筑

图1.2两种磁流变弹性体的微观结构照片

磁流变弹性体的两种工作模式
【参考文献】

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本文编号：2839410