调制磁流变液振动传递特性实验台研究

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磁流变液是一种可控的智能流变材料,在磁场作用下具有液固转换的特殊性质。通过对外部磁场进行控制,可改变磁流变液的阻尼和弹性模量,进而改变材料的阻抗实现磁流变液的振动传递特性研究。  振动控制结构一般来说都不具有较大的结构可变性和参数可调性,不便于对一类或几类振动控制结构进行振动传递特性的深入研究。本文借助于磁流变液的理化特性,构建了具有阻抗多层调制的实验平台,基于该平台可进行阻抗周期和阻抗准周期模式的振动传递实验,为拓展磁流变材料的阻抗特性在振动控制方面的研究提供了基础条件。本文进行了以下研究:  (1)磁流变液的制备及其性能测试。首先,根据磁流变液的合成工艺和制备方法,制备了不同密度的磁流变液样品。其次,通过磁流变液的性能表征和性能测试方法,对磁流变液的磁致屈服应力、零场黏度及储能模量和损耗模量等主要性能进行了实验测试。测试结果表明,所制备的磁流变液具备良好的性能,满足实验要求。  (2)阻抗多层调制实验台结构设计及参数验证。首先,基于阻抗多层调制的实验要求,完成了包含有电磁铁、固定支撑台架及阻抗调制管等核心部件的设计。其次,利用Ansoft Maxwell电磁有限元仿真软件对阻抗调制管内部的磁场分布以及电磁铁空隙的磁场大小进行了仿真。最后,使用特斯拉计对电磁铁实际参数进行了验证。  (3)阻抗多层调制实验台测控系统及控制策略设计。首先,根据阻抗多层调制实验测试需求,基于LabVIEW软件搭建了实验台的测控系统。其次,为了实现阻抗多层调制的智能控制,利用LabVIEW的模糊控制软件包进一步设计了实验台的模糊控制系统。最后,通过搭建实验控制系统验证了模糊控制器的有效性。  (4)阻抗周期和阻抗准周期振动传递特性实验研究。首先,基于已构建的阻抗多层调制实验平台,对磁流变液构成的阻抗周期结构及阻抗准周期结构进行了实验研究。其次,分析了不同模式下的振级落差随磁场强度和振动频率变化的实验数据。实验结果表明,阻抗周期结构及阻抗准周期结构的振级落差都与磁场强度和激振频率有关,其中,准周期结构中Thue-Morse组合模式的振动衰减效果要优于Fibonacci组合模式,阻抗准周期结构对振动的衰减能力要优于阻抗周期结构。
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