基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究

第38卷第3期

振动与冲击

JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.38 No.3 2019基于M R E的变刚度变阻尼减振器设计研究

毕凤荣$，2

,曹荣康Xu W ang3,马腾2

(1.天津大学机械工程学院，天津300072; 2.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072;

3. School of Aerospace，Mechanical and Manufacturing Engineering，RMIT University，Bundoora East，VIC 3083，Australia)

摘要：针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性，将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁 场发生夹具，制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料，并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在

挤压工作模式和剪切工作模式的特性，设计了刚度、阻尼均可变化的减振器，并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场

仿真分析;试制减振器原理样机，在I N S T R O N万能拉压试验机上，测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试

验结果表明：在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55. 4%，阻尼变化可达214. 3%，证明了该设计方案的可 性。

关键词：磁流变弹性体；减振器'变阻尼；变刚度'半主动控制

中图分类号：TH122 文献标志码：A DO I：10. 13465/j. cnki. j v s.2019.03.027

Variable stiffness a n d d a m p i n g s h o c k a b s o r b e r des i g n b a s e d o n M R E

BI Fengrong1，2，CAO Rongkang1，XU Wang3，MA Teng2

(1. School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；

2. State Key Lab of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072, China；

3. School of Aerospace，Mechanical and Manufacturing Engineering，RMIT University, Bundoora East, VIC

Abstract；Magneto-rheological elastomer (M R E)material has features of variable stiffness and damping，i t i s successfully applied in s tudying semi-active control shock absorbers. H e r e,special fixtures were designed for magnetic field generation，and M R E material with good M R effect was m a d e and i t s mechanical performance parameters were measured. According to characteristics of M R E material in squeezing work m o d e and shearing o n e，a shock absorber with variable stiffness and damping was designed. The finite element software was used to do an analysis for the design sche m e，and the prototype of the shock absorber was made. Its variable stiffness and variable damping performances were measured on an I N S T R O N universal tensile and compression testing machine. The test results showed that under the semi-active control strategy，the m a x i m u m change of the shock abso reach 55.4%and that of i t s damping can reach 214.3%to verify the feasibility K e y w o r d s；magneto-rheological elastomer (M R E) ;shock absorber; variable stiffness; variable damping；semi-activ4control

磁流变弹性体（Magneto-rheological Elastomers M R E)是一种新型磁流变材料，磁流变弹性体常温下为

固态，与磁流变液体（Magneto-rheological Fluid M R F)相比，M R E克服了 M R F液体介质中磁性悬浮颗粒稳定性差、易沉淀的弊端，并且在变刚度性能上具有M R F无法比拟的优势。M R E磁流变响应迅速（毫秒量级），在外加磁场的作用下其刚度及阻尼性能可快速发生变化

且可逆，因而在航空航天、汽车、柔性结构振动控制等

基金项目：天津大学-皇家墨尔本理工大学先进汽车技术联合研究中心资助项目（2016-2019)

收稿日期；2017 -08 -18修改稿收到日期；2017-11-08

第一作者毕凤荣男，博士,副教授,1965年生领域获得了广泛的关注[1]。目前M R E材料已成功应用于半主动控制变刚度变阻尼减振器设计中，具有可

控刚度、阻尼变化范围大、承载力大等特点。

国内外学者针对M R E材料在减振领域中的应用进行了深入研究，龚兴龙团队[23]率先在国内开展了

M R E材料的研究，已完成M R E的研制、试验及其在半主动吸振中的应用，该实验室研制的硅橡胶基磁流变

性体下& 切量相量878%，其相对改变量为目前已知磁流变弹性体的最大

值;F u等[45]研制了基于M R E材料与压电陶瓷材料的

混合微纳米制造平台隔振系统，并对M R E减振器进行了磁路仿真分析，仿真结果表明利用有限元软件进行