泡沫金属磁流变阻尼器的结构优化及性能测试+CAD图纸(3)
磁流变（MR）减振器在各种动态系统中是个有前途的半主动控制装置，由于其可调范围宽，阻尼可控及能耗低等特点，被广泛用于建筑及土木工程等领域。传统的磁流变液减振器腔体内充满磁流变液，且需要专门的密封装置，使得成本较大。另外，由于活塞的往复运动，使得磁流变液中的磁性颗粒进入密封装置，由于运动加剧磨损，造成寿命低。姚行艳、刘旭辉等在传统磁流变液阻尼减振器的基础上，提出了使用泡沫金属储存磁流变液的泡沫金属磁流变液减振器，并研究了其动态响应性能。与传统磁流变减振器相比，该种减振器具有成本低和寿命长的特点。但是，通过理论计算发现该种减振器阻尼力较低。为了提高泡沫金属磁流变减振器的性能，本课题对其进行优化设计。
1.2 本文的主要研究内容
1.对已有泡沫金属磁流变减振器使用；
2.ANSYS软件进行内部磁场仿真和性能分析；
3.根据优化理论，确定优化目标和优化变量；
4.使用优化软件对泡沫金属磁流变减振器进行优化设计；
5.设计优化后的泡沫金属磁流变减振器。
2 泡沫金属磁流变阻尼器
2.1 磁流变液阻尼器的发展
2.1.1 国内发展
根据磁流变液的流动状态，磁流变液阻尼器的工作模式有压差流动模式、剪切流动模式和挤压流动模式。在剪切流动模式下，外加磁场垂直于极板相对运动方向，磁流变液在相对运动的极板间流动，从而产生剪切变形。外加磁场是受控的，在不同磁场强度下可以产生不同的剪切屈服应力，从而使极板之间相对运动产生的阻尼受到磁场的控制，使磁流变液形成剪切流动从而产生阻尼。挤压流动模式的磁极移动方向与磁场方向相同，磁流变液在磁极压力的作用下向四周流动，磁场方向与磁流变液流动方向垂直，从而产生阻尼。在这种作用模式下，磁极移动位移小，磁流变液产生的阻尼力大，一般常用于小位移大阻尼的场合[3]。
在我国,振动控制的研究起步较晚,二十世纪八十年代初,我国才开始进行高速转子主动控制和机翼振动主动阻尼的课题研究。对磁流变液的研究起步也比较晚，1996年，中国科学技术大学唐新鲁[4][5]对磁流变液的机理及阻尼器的性能进行了研究，分析了磁流变液成链的原因。重庆大学的李忠献等设计制作了双出杆的剪切阀式磁流变阻尼器[6]。哈尔滨工业大学的欧进萍课题组设计制造了多种型号阻尼器并进行力学性能测试，最大阻尼力170,000N的阻尼器填补了国内大吨位磁流变液阻尼器的空白[7]。湖南大学的陈政清等发明了一种永磁调节装配式磁流变液阻尼器，该阻尼器装配简单、不需要外部能源，利用调节永磁体产生的磁场达到改变阻尼力的目的，具有较高的创新性和实用价值[8]。2012年，四川信息职业技术学院的周玉丰以及西安交通大学机械工程学院的吴龙对摩托车磁流变阻尼器的优化设计进行了研究[9]，在对磁流变阻尼器的结构参数进行优化设计的基础上，设计制作了一种适合于摩托车悬挂系统的单出杆剪切阀式磁流变阻尼器，通过实验测试阻尼器的阻尼性能，并与理论分析的结果进行比较。2013年，北京交通大学的戚艳红论文分析了新型磁流变阻尼器的结构设计与性能[10]，并且指出磁流变液是一种新型的智能流体材料，由其制成的阻尼器成为土木工程结构振动控制的新一代减震驱动装置。
国内对于磁流变减振器在土木建筑上也有一些相对的研究以及傲人的成果。2000 年 9 月，香港理工大学倪一清教授和中南大学陈政清教授合作开展基于磁流变阻尼器的斜拉索桥拉索减振技术研究，该减振系统被美国土木工程杂志评价为世界上第一个磁流变拉索减振系统[11]。斜拉索桥是一种典型的拉索结构，是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一，目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有100多座，我国的大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一[12]。但是，由于斜拉索是斜拉桥的主要受力构件，桥体结构的重力和桥上活动载荷绝大部分通过斜拉索传递到塔柱上，由于拉索大柔度、小质量和小阻尼等特点，极易在风、风雨及交通载荷作用下发生振动，对斜拉索疲劳寿命产生极大影响，已经成为斜拉桥普遍面临而必须解决的一个工程问题。因此，研究磁流变阻尼装置在工程实际中具有十分重要的意