冲击载荷是机械系统和武器装备长期面临的技术难题,而传统的被动缓冲器通常是利用横截面积可变的节流小孔产生阻尼力来吸收冲击能量,以提高系统的安全性和稳定性。被动缓冲器只能对某种特定的冲击实现良好的缓冲效果,不能很好地解决多工况的冲击问题。磁流变技术的出现为自适应缓冲器的研究提供了全新的解决方案。然而,以磁流变液（Magnetorheologicalfluid,MRF）作为控制介质的磁流变缓冲器（MR energy absorber,MREA）在高速冲击领域的应用,尚有一些关键问题仍未能很好地解决,主要集中在物理模型、设计方法和动力学模型三个方面。首先,MREA传统物理模型都是忽略惯性效应的准静态模型,或者是简化的非稳态模型,难以准确描述MREA的力学特性。其次,关于MREA设计方法都是基于准静态模型,利用智能算法进行参数优化,不仅计算量大、成本高,而且会产生一定误差。最后,对MREA动力学模型的研究主要集中在非参数模型,而这些模型容易因自身结构和参数设置陷入局部最优,无法准确预测MREA的动态特性。因此,本文利用MRF的非平均加速度,提出一种新型的非稳态物理模型（即NA-BPIM模型）,并进一步提出一种将逻辑分析与数值计算相结合的设计方法,然后利用自适应差分进化算法（即JADE算法）优化支持向量回归（Support vector regression,SVR）参数,提出一种混合动力学模型（即JADE-SVR模型）,最后通过高速冲击实验验证NA-BPIM模型、设计方法、JADE-SVR模型的准确度和有效性。具体研究内容如下:①可控磁流变阀与复位碟形弹簧并联式缓冲器总体结构研究。通过分析高速冲击特征,采用混合模式作为磁流变阀的工作模式,并利用具有小变形大载荷特性的碟形弹簧作为活塞头的复位元件。基于此,完成MREA总体结构设计,并详细阐述其主要结构和工作原理,分析缓冲力主要组成部分。②利用MRF的非平均加速度研究惯性效应,提出一种新型的非稳态物理模型。利用安东帕流变仪对MRF进行流变学测试,根据测试结果选择Bingham-plastic模型描述其本构关系,并利用实验数据对模型参数进行辨识。基于流体力学的Navier-Stokes方程和连续性方程,建立MRF流动的控制方程,而该方程是关于位置变量和时间变量的非齐次偏微分方程。将该偏微分控制方程与混合模式下的边界条件和初始条件相结合,构造关于求解MRF速度分布的定解问题。最后,利用分离变量法求解定解问题,推导MRF在各区域的速度分布,进一步利用连续性定理,导出磁流变阀产生的压力差和阻尼力。③针对磁流变阀与碟形弹簧并联式缓冲器,提出将逻辑分析与数值计算相结合的设计方法。该设计方法首先通过逻辑分析逐步减少未知参数数量,然后利用力学模型求解余下未知参数。对磁流变阀进行设计时,不仅需要物理模型,还要建立其磁路模型,所以基于基尔霍夫磁路定律和磁通量守恒定律,对三级线圈并联结构的磁流变阀进行磁路分析。最后,利用所提出的设计方法先逐步减少磁流变阀的几何参数,再利用NA-BPIM非稳态物理模型和磁路模型求解余下参数。值得注意的是,这也是首次利用非稳态物理模型对磁流变阀进行结构参数设计。同理,对碟形弹簧设计时,利用该设计方法与力学模型确定其全部几何参数。④利用MREA的冲击特性实验,验证NA-BPIM模型的准确度和设计方法的有效性。根据设计参数制作两支相同的MREA实验样机,搭建落锤式冲击实验平台,对两并联的MREA进行一系列冲击实验,并分析MREA在高速冲击下的动态特性。为将NA-BPIM模型与准静态模型和简化的非稳态模型进行准确的对比分析,本文从定性和定量研究两个角度,以缓冲力峰值的吻合度、动态力曲线的吻合度、动态范围的吻合度三个方面为基准,建立一种MREA物理模型综合全面的评价体系。对比结果发现NA-BPIM模型具有最高的准确度。最后,将冲击实验结果与设计目标进行对比,发现所设计的MREA达到了预期设计目标,证实了所提出设计方法的有效性。⑤利用自适应JADE算法优化SVR参数,提出高速冲击下MREA的混合动力学模型。SVR是基于VC维理论和结构风险最小化的统计学习方法,对非线性系统建模具有独特的优势,而其参数设置对预测能力和泛化能力具有重要影响。为此,本文利用具有搜索能力强和收敛速度快的JADE算法对SVR进行参数寻优,将两者有机地结合起来,建立MREA的混合动力学模型,即JADE-SVR模型。将JADE-SVR 模型与 GA-SVR,PSO-SVR 和 DE-SVR 模型对比发现,JADE-SVR 模型的收敛速度最快。此外,利用平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差、变异系数、相关系数和纳什系数六个统计学指标证实JADE-SVR模型预测精度也是最高的。最后,将上述四种SVR模型与自适应神经模糊推理系统（Adaptiveneuro-fuzzy inference system,ANFIS）模型进行对比,结果表明在预测MREA在高速冲击下的动态特性时,SVR模型的准确度都比ANFIS模型更高。