项目名称: 局部磁场作用下磁流变弹性体夹层梁振动特性研究

项目编号: No.11462004

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 胡国良

作者单位: 华东交通大学

项目金额: 50万元

中文摘要: 磁流变弹性体(MRE)智能材料由于能在外加控制磁场作用下快速可逆地改变阻尼和刚度,且具有响应速度快、工作能耗低、致动力变化范围大、控制方式简单等优点,在结构半主动控制减振隔振装置中得到了广泛关注。本项目拟配制不同铁粉磁性颗粒质量比的 MRE,并在流变仪中检测其流变性能,分析存储模量和耗能模量与外加磁场大小的关系。基于能量法和细化Mead-Markus模型推导局部磁场作用下 MRE 夹层梁振动特性方程,得出固有频率变化规律。采用 ANSYS 仿真分析不同边界条件(简支、固支、悬臂)及局部磁场作用下 MRE 夹层梁的振动频率变化规律。同时,制备上下表层为铝层、中间层为 MRE 的夹层梁结构,搭建局部磁场作用下的 MRE 夹层梁振动特性测试实验台,实验分析其振动频率变化规律,并与数值计算和仿真结果进行对比分析。相关结论可为设计出频率变化范围宽的基于MRE 的半主动振动控制装置提供理论参考。

中文关键词: 夹层梁;磁流变弹性体;振动特性;局部磁场;固有频率

英文摘要: Magntothrological elastomer, which is a kind of smart materials, can reversibly change the damping and stiffness under the external applied magnetic fields, and it also has the advantages of fast response, low energy consumption, big induced dynamic range, and simple control. It has the widely potential prospective in the semi-active control system to build a vibration isolation device to mitigate the shock. In this study, a magnetorheological elastomer (MRE) with different iron mass ratios will be manufactured respectively, and the rheological properties will be also measured under the rheometer, the relationship between the storage modulus, the loss modulus and the applied magnetic fields will be also discussed. The vibration mathematic equation of the MRE sandwich beam under the localised magnetic fields will be derived based on energy method and fined Mead-Markus model, and its natural frequency variation will be obtained. At the same time, the vibration frequency will be also investigated under the different boundary conditions (such as, simply supported, clamped, and cantilever) and the localised magnetic fields using the ANSYS finite element method. The MRE sandwich beam will be also fabricated by treating with MRE between two thin aluminum layers. The experiment test rig will be set up to investigate the vibration response of the MRE sandwich beam under localised magnetic fields. The theoretical calculations, numerical simulations and experimental analysis will be compared to provide some guidance to develop a frequency controllable device with wide frequency band in the semi-active control system.

英文关键词: Sandwich beam;Magnetorheological elastomer;Vibration characteristics;Localised magnetic field;Natural frequency

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