磁流变液夹层梁的建模和振动特性分析

摘要

磁流变液（Magnetorheological Fluids简称MRF）夹层结构是将磁流变液复合到梁、板和薄壁壳体等基础结构中得到的复合结构。在外加磁场的作用下，磁流变液可以由液体变为固体，并且能够实现快速可逆的转变，从而使夹层结构的刚度和阻尼能够得到有效的控制。磁流变液夹层结构的这种振动特性可控的性质使其在减振减噪等研究中有着十分重要的意义，在隔音室、空中加油软管、义肢以及其它机械工程、航天工程、生物工程等领域中都有着广阔的应用前景。本课题主要针对磁流变液夹层梁的动态特性展开了研究。 本论文首先给出了磁流变液的剪切本构关系，采用复剪切模量来表示其剪切应力应变关系，进一步对磁流变液夹层梁进行了数学建模。数学建模是通过对磁流变液夹层梁的每一层进行能量分析，建立了能量方程，再使用Hamilton原理得到结构的运动微分方程，得到了空心夹层梁和全处理以及部分处理磁流变液夹层梁的数学模型，并且通过计算得到了全处理和部分处理磁流变液夹层梁的固有频率和损失因子以及空心夹层梁的固有频率等振动特性。 其次，搭建磁流变液夹层梁的振动实验平台，对悬臂空心夹层梁和磁流变液夹层梁进行了振动实验研究，验证了数学模型的准确性，并且在考虑弹性层阻尼的影响下，对悬臂磁流变液夹层梁在随机激励下加速度响应的功率谱密度受磁场强度的影响进行了分析。最后，通过模型计算分析了全处理磁流变液夹层梁的固有频率和损失因子受边界条件、磁场强度、磁流变液层厚度等因素的影响以及部分处理磁流变液夹层梁的固有频率和损失因子受磁场强度、边界条件、磁流变液层的位置和长度等因素的影响，得到磁流变液夹层梁的振动特性可以通过外界条件加以控制。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2磁流变液材料特性

1.3 磁流变液的研究现状及应用

1.4 本文研究的主要目标和内容

第2章 空心夹层梁的数学建模及实验研究

2.1 引言

2.2 空心夹层梁的能量分析

2.3 形函数的建立

2.4 运动微分方程的建立

2.5 实验研究

2.6 结构阻尼的确定

2.7 本章小结

第3章 磁流变液夹层梁的数学建模及实验研究

3.1 引言

3.2 变形协调关系

3.3 能量分析

3.3 运动微分方程地建立

3.4 实验研究

3.5 本章小结

第4章 磁流变液夹层梁的敏感性分析

4.1 引言

4.2 全处理磁流变液夹层梁的分析

4.3 部分处理磁流变液夹层梁的分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学校期间发表的学术论文与研究成果