论文部分内容阅读
冲击、振动是极具破坏性的机械损害,给人类带来了巨大的生命和财产损失,因此,有必要采取措施降低其危害。目前,缓冲材料及器件研究已经取得不俗的进展,在工业生产中得到广泛应用并取得良好的效果。但是基于橡胶或发泡材料的传统缓冲装置的性能是既定的,其抗冲击范围及缓冲能力有限。在瞬时极大的冲击下,机械结构会产生很大的内应力及形变,这对缓冲装置的性能提出了非常高的要求。面对日益复杂的振动和冲击工况,为了提高缓冲材料的适应性、降低器件的设计难度,增强缓冲效果,很有必要开发一种新型智能缓冲材料代替传统抗冲击材料。论文以多孔磁流变弹性体的研制和性能表征为基础,研发一种面向缓冲应用的多孔磁流变弹性体。基于该多孔磁流变弹性体设计缓冲实验装置,并建立缓冲性能评价体系对其缓冲性能进行表征。此外,建立半主动缓冲控制仿真系统,评价缓冲装置的控制效果。主要工作内容如下:(1)从磁流变弹性体材料的制备出发,研制出面向缓冲应用领域的高性能多孔磁流变弹性体,并研究材料配方和制备过程中各因素对多孔磁流变弹性体动态力学性能的影响,最后确定最优的配比及制备工艺。(2)改进磁流变材料的基体和铁磁颗粒之间的界面结构。由于多孔弹性体在制备的过程中需要添加发泡剂进行发泡,同时还要经历高温过程,从而使得多孔弹性体与普通弹性体相比部分机械性能有所降低。因此,采取一定方法对多孔磁流变弹性体的基体与铁磁颗粒界面结构进行改善,以达到对机械性能的补强作用。(3)确定多孔磁流变弹性体的工作模式,设计实验缓冲装置,并对磁路结构进行有限元仿真分析,优化磁路设计。针对设计的缓冲装置,设计合理的缓冲实验测试平台。(4)针对实验搭建的缓冲实验测试平台,进行自由跌落冲击实验和半正弦冲击实验。针对测试的结果,建立完善的数据处理与评价体系,对不同外加电流下多孔磁流变弹性体缓冲装置的抗冲击性能进行有效分析。(5)搭建磁流变弹性体缓冲装置传递特性测试系统,分析装置的传递特性,并对其进行动力学建模。基于模型参数,采用开关控制对缓冲装置进行冲击控制仿真,从加速度响应的控制效果出发,分析对比了负载在全开、全关和开关控制三个状态下的缓冲性能。