磁流变液(Magnetorheological Fluid)是一种新型的智能材料。在外加磁场的作用下,自由流动的液体随着磁场强度的增加能在毫秒间从液态变为半固态,且变化过程是可逆的。磁流变阻尼器(MRD)是利用在外加磁场的作用下,磁流变液能快速发生可逆流变而研发的一种智能阻尼器。其具有能耗低、响应速度快以及阻尼力连续可调等优点,是结构减振中理想的阻尼构件。在MR阻尼器工作时,其存在着磁场、流体力场以及热传导,因此本文建立了磁-力-热多物理场模型,并提出了基于MR阻尼器物理模型的半主动控制算法。全文主要内容包括:(1)在MR阻尼器中,电流变化时产生的磁场在各个钢材质部件中分布极不均匀,以往研究多采用有限元来模拟MR阻尼器中的磁场变化。鉴于有限元法计算耗时等缺点,本文提出了一种基于分布参数法的动态磁场模型,通过将磁路中各个钢材质部件分层,从而有效地减小磁场分布不均匀所带来的误差。对于各个分层部件中的磁场,建立一个由等效电感、电阻和电源所组成的电路系统。该模型求解高效,结果直观易于理解。采用文献中的流体力学模型,此流体力学模型同样采用分布参数法,且易于与磁场和传热相耦合,可更全面地反映阻尼器的实际动态性能。通过剪切应力与磁感应强度的关系,将流体力学模型与磁场模型相耦合。最后,与MR阻尼器响应时间试验数据对比表明,该磁-力耦合模型是可靠的。(2)基于控制体的守恒方程,本文提出了MR阻尼器的传热模型。结合分布参数法,将MR阻尼器中左右腔室和间隙分成若干个控制体,每个控制体都满足质量守恒、动量守恒和能量守恒,而相邻控制体之间通过边界条件进行连接,以此建立了基于控制体的传热模型。通过MR阻尼器温升试验来验证传热模型的可靠性,结果表明,MR阻尼器在大电流下温升速度很快,且本文所提出的传热模型可以较准确地预测MR阻尼器的温度变化。与现有研究相比,该传热模型由于考虑了活塞运动,从而较好地模拟了左右腔室之间由对流造成的热传导。该模型对进一步研究MR阻尼器的传热设计与分析具有重要的实际意义。(3)在现有MR阻尼器的半主动控制算法中,往往采用的阻尼器力学模型是唯象模型,这种模型虽然具有计算简单的优点,但它需要通过实验数据来进行参数识别,所以只适用于已制备的,且经过实验的阻尼器,而且阻尼器的物理参数和控制效果之间的关系是不清楚的。鉴于此,本文提出了基于MR阻尼器物理模型的半主动控制算法,并针对文献中的三层框架结构,考察了半主动控制效果,并与无控和被动控制做了对比。结果表明,基于物理模型的半主动控制算法是可行的,半主动控制效果也是较好的。最后,初步展示了可以借助所提出的半主动算法来考察阻尼器中物理参数对控制效果的影响。