1。3  磁流变阻尼器工作原理及性能

磁流变阻尼器是一种智能化的减振设备，性能十分优越，因此在半主动控制中应用广泛。磁流变阻尼器结构简单耐用、阻尼力可控可调节，即使控制系统失去作用，依然可以用作被动控制装置[10]。磁流变阻尼控制属于半主动控制的范畴，但是配合计算机编程函数过程，可以表现出与主动控制相差无几的控制结果，因此有很高的工程应用价值。

1。3。1  磁流变阻尼器的工作原理

磁流变阻尼器模型可以设计为多种，但出于研究方便，在条件允许时通常选择简单模型，图1。1所示的磁流变液在上、下两无限大平板间运动的模型是较为常用的模型。

图1。1  在两平行板间的磁流变液运动示意图

欧进萍、关新春[11]根据磁流变液与上、下极板的相对运动将磁流变阻尼器分为剪切式、阀式、剪切阀式和挤压流动式四类。目前常用剪切式、阀式、挤压流动式以及三种的任意组合。本文对前三种形式作简要介绍：

    1。 剪切式

剪切式阻尼器上、下两极板以相对速度v平行运动，典型的剪切式磁流变阻尼器工作模式如图1。2。

图1。2  剪切式磁流变阻尼器工作模式示意图

    2。 阀式

阀式阻尼器上、下极板静止，流体以相对速度v从极板两端穿过，典型的阀式磁流变阻尼器工作模式如图1。3。

图1。3  阀式磁流变阻尼器工作模式示意图

    3。 挤压流动式

挤压流动式阻尼器上、下极板以相对速度v作靠拢或背离运动，典型的挤压流动式磁流变阻尼器工作模式如图1。4所示。

图1。4  挤压流动式磁流变阻尼器工作模式示意图

1。3。2  磁流变阻尼器的力学特性 

由于受到结构尺寸的限制，目前装甲车辆座椅常用的磁流变阻尼器为剪切阀式阻尼器，该种阻尼器内部构造较为简单，且能产生较高的阻尼力，因此被大量使用。在外加磁场的作用下，磁流变液产生的阻尼力由粘性阻尼力与库仑阻尼力构成，其中库仑阻尼力的大小还与位移大小和频率高低等有关联，因此具有强非线性、滞回特性和不确定性[12]，这使得构建准确的力学模型较为困难。目前国内外学者大多是用把试验结果数字化得出的近似模型来研究的，即通过对磁流变阻尼器测试曲线（如位移与阻尼力关系曲线、速度与阻尼力关系曲线等）拟合，接着进行下一步求解模型的工作。在工程应用中，经常使用的模型有Bingham模型、Bouc-Wen模型、修正后的Bouc-Wen模型、Herschel-Bulkley模型和双曲正切磁滞模型[13]，本论文网采用Bingham模型进行讨论。

将磁流变阻尼器假想为上、下两个无限大平板，当磁流液的速度大小为v，从两极板通过时，磁流变液在垂直方向（y方向）上的速度梯度为：

其中为剪切应力，为理论剪切屈服应力，为液体屈服后的黏度（实测屈服后剪应力曲线的斜率）。

假设当阻尼通道存在压差时磁流变液一维流动，且不计体积力，并忽略对流。压力差由两部分组成：一是与磁流变液粘性有关的压力，一是外加磁场作用下产生的应力[14]。

由动量守恒，在与上、下极板平行的方向（x方向）压力分布与剪应力有如下关系式：

其中L为极板的长度。

零磁场时，剪切应力为：

其中为磁流变液的固有黏度。

将边界条件代入，其中h为上、下两极板的距离，可以求得磁流变液的速度梯度为：

    将速度梯度对轴积分并和极板的宽度相乘，可求得流量为：