《磁流变弹性体夹层梁振动控制特性研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁流变弹性体夹层梁振动控制特性研究（学位论文-工学）（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分 类 号 _ 密 级 _ _ 编 号 _硕 士 学 位 论 文磁流变弹性体夹层梁振动控制特性研究学 位 申 请 人 ： 王少龙学 科 专 业 ： 机械电子工程指 导 教 师 ： 胡国良 副教授答辩日期：2013华东交通大学届硕士学位论文磁流变弹性体夹层梁振动控制特性研究机电工程学院王少龙独创性声明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 我 个 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究工 作 及 取 得 的 研 究 成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 和 致 谢 的 地 方外 ， 论 文 中 不 包 含 其 它 人 已 经 发
2、表 和 撰 写 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 华东 交 通 大 学 或 其 它 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 所 使 用 过 的 材 料 。 与 我 一 同 工 作的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 了 谢意 。本 人 签 名 日 期 _关于论文使用授权的说明本 人 完 全 了 解 华 东 交 通 大 学 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 即 ： 学校 有 权 保 留 送 交 论 文 的 复 印 件 ， 允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 。 学 校
3、 可 以 公 布 论文 的 全 部 或 部 分 内 容 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制 手 段 保 存 论 文 。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本 人 签 名 导 师 签 名 日 期 _摘 要磁流变弹性体夹层梁振动控制特性研究摘要作为磁流变材料的一个新的分支，磁流变弹性体是由高分子聚合物( 如硅橡胶) 等和铁 磁 性 颗 粒 在 外 加 磁 场 作 用 下 固 化 而 成 ， 是 磁 流 变 液 的 固 体 模 拟 ， 兼 有 磁 流 变 液 和 弹 性体 的 优 点 ， 又 克 服 了 磁 流 变 液 易 沉 降 、 稳 定 性 差 等 缺 点
4、， 具 有 比 磁 流 变 液 更 为 稳 定 的 可控 性 能 ， 在 结 构 振 动 的 半 主 动 控 制 中 有 着 广 泛 的 应 用 前 景 。 迄 今 为 止 ， 已 有 众 多 学 者 对磁 流 变 弹 性 体 的 材 料 制 备 、 理 论 建 模 和 工 程 应 用 进 行 了 研 究 ， 但 将 其 应 用 于 柔 性 梁 或 板振 动 抑 制 的 研 究 还 尚 不 成 熟 。本 文 对 磁 流 变 弹 性 体 夹 层 梁 的 振 动 特 性 进 行 了 理 论 、 仿 真 和 实 验 分 析 。 首 先 将 夹 层梁 结 构 中 的 磁 流 变 弹 性 体 处 理 为
5、 线 性 粘 弹 性 材 料 ， 利 用 M&M 模 型 建 立 了 磁 流 变 弹 性 体夹 层 梁 在 均 匀 磁 场 作 用 下 的 横 向 振 动 模 型 ， 分 析 了 均 匀 磁 场 作 用 下 磁 流 变 弹 性 体 夹 层 梁在 不 同 边 界 条 件 下 的 振 动 特 性 。 其 后 对 M&M 模 型 进 行 了 扩 展 ， 建 立 了 非 均 匀 磁 场 作 用下 磁 流 变 弹 性 体 夹 层 梁 的 横 向 振 动 模 型 ， 分 析 了 夹 层 梁 结 构 在 固 支 和 悬 臂 两 种 边 界 条 件下 的 振 动 特 性 。在 完 成 理 论 分 析 后 ，
6、利 用 ANSYS 有 限 元 仿 真 分 析 了 磁 流 变 弹 性 体 夹 层 梁 在 均 匀 磁场 和 非 均 匀 磁 场 作 用 下 的 振 动 特 性 ， 结 果 表 明 理 论 和 仿 真 结 果 吻 合 良 好 。 理 论 和 仿 真 结果 表 示 ， 在 外 加 磁 场 作 用 下 ， 磁 流 变 弹 性 体 夹 层 梁 结 构 的 固 有 频 率 有 一 定 的 可 调 范 围 ，表 明 磁 流 变 弹 性 体 材 料 能 够 随 着 外 加 磁 场 的 改 变 而 改 变 夹 层 梁 的 振 动 响 应 特 性 ， 具 有 能够 实 现 对 结 构 振 动 实 时 控 制
7、的 能 力 。最 后 ， 设 计 并 制 备 了 磁 流 变 弹 性 体 和 磁 流 变 弹 性 体 悬 臂 夹 层 梁 ， 并 对 其 在 非 均 匀 磁场 作 用 下 的 振 动 特 性 进 行 了 实 验 分 析 ， 探 讨 磁 流 变 弹 性 体 材 料 应 用 于 柔 性 梁 振 动 控 制 中的 可 行 性 。 实 验 结 果 表 明 ， 在 非 均 匀 磁 场 作 用 下 ， 随 着 外 加 磁 场 强 度 的 增 大 ， 磁 流 变 弹性 体 悬 臂 夹 层 梁 的 固 有 频 率 却 逐 渐 减 小 ， 即 存 在 频 率 左 移 的 趋 势 。 此 外 ， 当 外 加 场
8、强 一定 时 ， MRE 夹 层 梁 的 一 阶 固 有 频 率 随 着 两 组 永 久 磁 铁 沿 X 轴的右移也在下降，即也存在 频 率 左 移 的 趋 势 。关键词：磁流变弹性体，夹层梁，动力学建模，仿真分析，振动特性IAbstractCHARACTERISTICS ANALYSIS OF VIBRATION CONTROLOF A MRE SANDWICH BEAMABSTRACTAs a new branch of the magnetorheological materials, magnetorheological elastomer(MRE) is formed by the
9、polymer(such as silicon rubber) and ferromagnetic particles under theexternal magnetic field field. MRE is the solid simulation of magnetorheological fluid (MRF),has both the advantages of MRF and elastomers, but also overcomes the MREs shortcomings,such like easily settlement and poor stability. As
10、 MRE is more stable than MRF, it has a broadapplication prospects in the semi-active control of structural vibration. So far, there are manyscholars of MRE as material prepatation, theoretical modeling and engineering applications.However, the study that MRE applied to the flexible beam or plate vib
11、ration suppression isnot mature.In this paper, the vibration characteristics of the MRE sandwich beam is studied. Thetransverse motion equations of MRE sandwich beam is derived with Mead-Markus model,and the sandwich beam vibration chatacteristics under uniform magnetic field is studied.Subsequently
12、 extends the M&M model, and the transverse vibration model of MRE sandwichbeam under non-uniform magnetic field is established. Then the work that the vibrationcharacteristics of the sandewich beam with the different boundary conditions is done.After the completion of the theoretical analysis, simul
13、ation analysis using ANSYS finiteelement is studied. The results show that the theory and simulation results are in goodagreement, and the natural frequency of the MRE sandwich beam has a certain adjustablerange under the external magnetic field. It is showed that the physical properties of MRE canb
14、e changed quickly, conreollably and reversibly under the varying external magnetic fields.Last, a three-layer sandwich beam with an aluminum face sheet and a MRE core isdesigned. The experiment test rig is set up to investigate the vibration response of the MREsanwich beam under non-homogeneous magn
15、etic field. The experimental results show thatthe first natural frequency of the MRE sandwich beam decreased as the magnetic field thatapplied on the beam was moved from the clamped end of the beam to the free end of the beam.It is also noted that the MRE sandwich beam had the capabilities of left shifting first naturalfrequency when the magnetic field was increased in the activated regions.Key Words: magnetorheological elastomer (MRE), sandwich beam, dynamics modeling,simulation analysis, vibration characteristicssimulation analysis, similarityanalysisII目 录目录主 要 符 号 说 明 .
