磁流变粘弹性体的研究及其应用于控制夹层板的微振动

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本文研究了磁流变粘弹性体及其应用于控制夹层板的微振动响应。首先,利用磁性颗粒和非磁性基体制备了各向同性的磁流变粘弹性体,实验发现了磁流变粘弹性体的刚度与磁场成正比的关系,并获得了模量与磁场和羰基铁粉颗粒质量比的数值关系。利用微观图像计算了羰基铁粉颗粒与样品的体积分数,获得了磁流变粘弹性体的铁粉的质量与体积分数的关系。  其次,利用磁流变粘弹性体作为芯层构造复合夹层板结构,分析研究磁流变粘弹性夹层板在支座随机激励下的微振动响应特性。给出磁流变粘弹性体的磁控动力学本构关系式,基于薄板理论的假设和弹性理论中的本构方程、几何方程和平衡方程,建立了磁流变粘弹性夹层板在支座随机激励下关于纵向位移和横向位移的耦合运动微分方程,根据伽辽金法,将位移在空间展开,将耦合偏微分方程转化为常微分方程组,获得了板挠度的多自由度振动方程。基于随机振动理论关于多自由度系统的频率响应函数、功率谱密度函数和均方根速度获得了夹层板的均方根速度响应表达式,从而发展该粘弹性夹层板的随机微振动响应分析方法。数值分析了磁流变粘弹性体参数、厚度和夹层板的尺寸等对振动响应的影响,结果表明,磁流变粘弹性体能极大的减小夹层板的微振动响应,这表明磁流变粘弹性体能有效的控制夹层板的微振动。  另外,出于磁场不能完全覆盖夹层板的实际考虑,通过磁流变粘弹性体的剪切模量的分解,推导了局部磁场下的磁流变粘弹性体夹层板的振动方程。数值结果表明,完全磁场并不比局部磁场结果更好,采用局部磁场也能达到完全磁场所对应的效果。  最后,采用梯形激励来模拟支座的加速度功率谱来研究激励对夹层板的影响,数值结果表明,夹层板的响应值在高频域明显低于低频域,这也表明了磁流变粘弹性体能极大的减小高频激励对结果的影响。
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