磁流变弹性体

摘要： 为了准确表征大范围应变幅值、激励频率和磁场下磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer,MRE)的力学行为,本文引入黏弹性分数阶导数,提出一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc?Wen模型.分析了各向同性与异性MRE的微观形貌特征,对MRE进行了性能试验,研究发现,MRE的储能和损耗模量随着应变幅值(0～100％)增大先不变后减小,随着频率(0～100 Hz)增大而增大,随着磁场(0～545 mT)增大而增大.在此基础上,基于分数阶导数提出改进Bouc?Wen模型,在Simulink软件中建立仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法对分数阶导数项近似计算,对比分析验证了改进模型的有效性,各工况下仿真数据和试验数据的吻合度均高于98％.结果表明:改进Bouc?Wen模型能准确地模拟MRE应力应变滞回曲线,拟合精度较Bouc?Wen模型明显提升,改进模型在较宽的应变幅值、频率和磁场范围内是准确有效的,为实现MRE的工程应用打下基础.

摘要： 为分析内部颗粒链与外加磁场间取向夹角对磁流变弹性体(MRE)磁致剪切模量的影响,将磁化颗粒视为磁偶极子,仅考虑同一链内磁化颗粒间相互作用,推导了MRE磁致模量的微观模型,在微观层面研究了取向角度对磁致模量的影响。制备了具有不同颗粒链取向角度的MRE试样并进行测试,结果表明微观模型预测趋势与测试结果一致。对该模型进行简化并识别其参数,得到基于参数的磁致模量模型,可预测磁致模量的实际值。

摘要： 针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。

摘要： 针对于被动式减振器无法调和汽车运动性和舒适性之间的矛盾,建立了可用于重载环境的挤压模式磁流变弹性体减振单元,并利用等效模型和两自由度模型对1/4单轮进行动力学特性和振动特性分析。结果表明:在外加电流下,磁场强度在(300~450)mT之间时,位移均方根值可迅速衰减到13mm;磁场强度在(450~600)mT之间时,位移均方根值可迅速衰减到7.5mm,完成一个周期后,加权加速度均方根值衰减到270mm/s^(2);进一步仿真得到不同车速下的均方根值,可知,压缩状态下在(60~100)km/h速度段,电流为1.27A-1.7A时加速度均方根值衰减迅速;伸张状态下在(40~80)km/h速度段,施加电流为1.7A时加速度均方根值衰减迅速。通过仿真得到磁流变弹性体减振单元最优控制参数,这为控制系统设计及减振单元结构布置提供了理论基础。

摘要： 磁流变(MR)材料是一类智能材料,通常为流体、胶泥或弹性体状,其特性可以利用磁场进行控制。在本研究中,利用硅橡胶基体与羰基铁粉填充颗粒制备各向同性与各向异性磁流变弹性体,为研究磁流变弹性体的磁致电感特性设计了试验电感器。采用自建的可产生恒定与瞬态激励磁场的试验系统表征磁流变弹性体的填充颗粒含量、制备条件等因素对磁致电感特性的影响。研究结果表明:上述影响因素对磁流变弹性体电感器在外加磁场下的电感特性有明显影响,各向同性磁流变弹性体电感器的电感变化比各向异性磁流变弹性体电感器的更为显著。此外,在恒定磁场作用下,磁流变弹性体电感器的电感值随着外加磁场激励的增强而衰减,并深入分析了磁致影响机理。本研究成果可以促进磁流变弹性体用于检测外磁场或磁流变材料内部填充颗粒含量。

摘要： 设计了基于磁流变弹性体的超材料吸波器,该吸波器主要由硅橡胶和羰基铁粉构成。其中,在吸波器的制备阶段通过施加不同的磁场阵列形成不同的周期性结构单元,进而在不同的宏观结构和微观结构的共同作用下实现吸波特性。通过COMSOL软件仿真分析所设计吸波器的性能,然后制备相应的实物并进行测试。结果表明:反射损耗的实测结果与仿真结果基本吻合,对电磁波的损耗以磁损耗为主。当羰基铁粉质量分数为40%时,在7.28~18 GHz频段内,反射损耗均在-10 dB以下,其中9.12~12.16 GHz频段内的最小反射损耗可达-24.15 dB,吸收率达到99%以上。

摘要： 浮筏系统具有优良的减隔振效果,而筏架性能的优劣起着关键作用。国内外学者多聚焦于筏架结构研究并取得了一定成果,但在筏架刚度调整方面尚未深入研究。传统的浮筏,当某种筏架结构被设计出来后,其力学特性基本不变,因此只能对某一频段激振力起到较佳的隔振效果。实际上对于安装有多台设备的筏架,激振载荷的频率是不同的。本文通过调控筏体局部刚度的方式,设计了一种磁流变弹性体浮筏,研究了在0~1000 Hz谐振激励下的筏架隔振效果,得到了最优电流控制表,实现了全频隔振。

摘要： 为了准确表征大范围应变幅值、激励频率和磁场下磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer,MRE)的力学行为,本文引入黏弹性分数阶导数,提出一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc-Wen模型.分析了各向同性与异性MRE的微观形貌特征,对MRE进行了性能试验,研究发现,MRE的储能和损耗模量随着应变幅值(0~100%)增大先不变后减小,随着频率(0~100 Hz)增大而增大,随着磁场(0~545 mT)增大而增大.在此基础上,基于分数阶导数提出改进Bouc-Wen模型,在Simulink软件中建立仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法对分数阶导数项近似计算,对比分析验证了改进模型的有效性,各工况下仿真数据和试验数据的吻合度均高于98%.结果表明:改进Bouc-Wen模型能准确地模拟MRE应力应变滞回曲线,拟合精度较Bouc-Wen模型明显提升,改进模型在较宽的应变幅值、频率和磁场范围内是准确有效的,为实现MRE的工程应用打下基础.

摘要： 一种精确控制磁性粒子轴向分布的磁流变弹性体及其制备方法公开号:CN110648815A公开日:2020.01.03申请人:南京航空航天大学本发明公开了一种精确控制磁性粒子轴向分布的磁流变弹性体及其制备方法,首先根据目标磁流变弹性体在某一轴向上的磁流变效应变化要求,将目标磁流变弹性体按照一定分割顺序分割为若干段磁流变效应单体,预制所述磁流变效应单体,每一段磁流变效应单体具有一个特定的磁性粒子所占质量分数;将预制得到的磁流变效应单体按顺序叠放在与所述三维模型形状一致的最终定型模具中,将组合体经加温加压成形后得到目标磁流变弹性体。

摘要： 利用硅橡胶和羰基铁粉制备了不同厚度的各向异性磁流变弹性体(MRE),借助旋转流变仪研究不同的磁感应强度下(磁场磁感线方向垂直于MRE内部链状结构时)MRE材料厚度对磁流变弹性体的储能模量、耗能模量、损耗因子等特性的影响。结果表明,随着磁场的增高,MRE试样的储能模量和耗能模量会逐渐增大,但是厚度较大的MRE会率先达到磁场饱和状态,即储能模量和耗能模量不再显著增大,而厚度较小的MRE材料其储能模量和耗能模量还会继续增大。初步探讨了MRE材料厚度对MRE磁饱和强度的影响,对MRE相关应用的设计具有一定的参考意义。

摘要： 近年来,基于柔性触觉传感器的电子皮肤在仿生机器人、人机交互等应用领域备受关注,其中压容式传感器因其性能优势(高灵敏度、受环境影响小等)而成为研究热点.灵敏度和量程是传感器的两个重要性能参数,两者一般为相互制约的对立关系.磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)通过磁场制备的轴向磁致链化型MRE可同时实现高灵敏度和宽量程,因而成为一种极具应用潜力的新型柔性触觉敏感材料.由于MRE聚合物基体的粘弹性,压容效应具有复杂的蠕变与恢复特性,并影响传感器在实际应用中的传感稳定性和可重复性,因此研究MRE的电容蠕变与恢复特性具有重要价值.

摘要： 改善磁性颗粒在聚合物基体中的分散性是提高磁流变弹性体磁流变效应的有效途径之一.本文以二甲基丙烯酸锌(zinc dimethacrylate,ZDMA)作为分散剂,以羰基铁颗粒为分散相,以硅橡胶为基体制备各向同性磁流变弹性体.通过磁流变弹性体SEM图像分析ZDMA掺入量对羰基铁粉分散性的影响,结果表明ZDMA有助于改善羰基铁粉的分散均匀性;当掺入15phr ZDMA时,羰基铁粉的分散均匀性最佳.对不同ZDMA掺入量的磁流变弹性体的动态粘弹性进行测试,结果表明ZDMA的加入提高了磁流变弹性体的储能模量和损耗模量;磁流变效应分析表明,当掺入15phr ZDMA时,磁流变弹性体的相对磁流变效应为170％,较未掺入ZDMA的试样提升45％.

摘要： 近年来,基于柔性触觉传感器的电子皮肤在仿生机器人、人机交互等应用领域备受关注,其中压容式传感器因其性能优势(高灵敏度、受环境影响小等)而成为研究热点.灵敏度和量程是传感器的两个重要性能参数,两者一般为相互制约的对立关系.基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)的压容效应研究一种新型柔性触觉传感器,在磁场制备条件下,通过提高轴向磁致链化型MRE中的局域颗粒体积分数可实现超高灵敏度,同时因颗粒填充增大的杨氏模量使之具备高量程,因此有效地解决了两者之间的对立问题.MRE压容传感器具有相比传统压容触觉传感器高1～2个数量级的超高灵敏度(高达4601/kPa),且具有更大的量程(约200kPa).所提出的串联—并联微电容器物理数学模型从微观层面有效地阐述了MRE的压容传感机理.

摘要： 磁流变弹性体在机器人触觉传感器应用领域具有较好的前景，磁流变弹性体具有显著的压阻效应,是一种新型的柔性触觉传感材料.本文实验研究了颗粒填充浓度、电压对其压阻特性的影响机制,显示两者与压阻效应呈正相关.由于各向同性磁流变弹性体的电阻值过大,故在成型过程中采用预结构化工艺对其内部结构进行优化,可使阻值降低达106倍,有效提高了可应用性.针对磁流变弹性体的压阻效应建立了导电通道网络结构模型,阐述了其导电机理,在此基础上分析了预结构化对导电通道网络结构的作用机制.结果显示理论模型与实验数据有着较高的吻合度.

摘要： 磁流变材料是一类流变特性在外加磁场下可以发生连续、迅速和可逆变化的磁功能材料.磁流变弹性体是磁流变材料的一个分支,其通过将铁磁颗粒分散在高分子聚合物中制备而成.目前常用的磁流变弹性体基体主要有聚氨酯、硅橡胶、丁晴橡胶、天然橡胶等.由于在磁流变弹性体中铁磁颗粒被固定在基体中,不存在颗粒沉降的问题,所以磁流变弹性体不但具有稳定性好、响应快速、无需密封等特性,还具有维护简单、价格低廉和易于结构设计等优势.在磁场下,弹性体中的铁磁颗粒在磁场的作用下会沿着磁场的方向形成链状结构.因而,磁流变弹性体具有磁致模量、磁致电阻、磁致伸缩、磁致阻尼等特性.目前,基于磁流变弹性体的磁致模量特性,其在减振、减噪、吸振等领域获得了广泛的应用.

摘要： 调谐质量阻尼器(TMD)作为一种被动减振装置,在工程结构中得到了广泛应用.然而,传统TMD即使在结构自振特性发生微小改变,其减振效果也会迅速下降.磁流变弹性体作为一种新型智能材料,其刚度会随着外加磁场的改变而变化,据此通过改变磁流变弹性体的刚度来调节TMD的自振频率,研发出一种基于磁流变弹性体的可调频率TMD装置.由于磁流变弹性体较小的变形满足不了TMD的大幅振动,本文通过齿轮盘放大了磁流变弹性体的变形从而大大提高了新型可调频率TMD装置的振幅,并对新型装置的力学模型进行了推导.在此基础上,采用Hilbert-Huang变换和随机减量法相结合的方式对受控结构的自振频率进行识别,通过改变外加磁场让新型TMD的频率实时跟踪受控结构的自振频率,达到最优减振效果.最后以某人行天桥为工程背景,完成了可调频率TMD对人行天桥竖向振动的仿真计算,结果显示可调频率TMD相对于传统TMD不会受到结构频率发生变化的影响,具有更宽的减振频带,减振效果更加稳定,同时可调频率TMD同样具有良好的振幅空间.

摘要： 本文针对船舶轴系纵向振动控制展开研究.结合智能材料磁流变弹性体结构特点,通过利用磁流变弹性体的刚度可调特性提出一种新型磁流变弹性体半主动式动力吸振器的思想,实现变转速工况下对船舶轴系纵向振动的有效控制.加工装配出相应的轴系半主动控制吸振器,并对其进行移频特性试验测试,对磁流变弹性体动力吸振器固有频率的影响规律进行研究,从而为推进轴系的纵向振动控制提供理论和工程依据.

摘要： 磁流变弹性体(MRE)的动态力材料学性能能够通过外磁场来控制,是制造变刚度智能减振器件的关键材料.采用抗氧化性能良好的Fe-Cr-Mo软磁颗粒来制备硅橡胶基磁流变弹性体,利用DHVTC振动测试系统测试了磁流变弹性体在0～500mT磁场范围内的应力-应变曲线,通过粘弹性材料基本原理计算得到了MRE的损耗因子.结果表明,磁流变弹性体的损耗因子会随Fe-Cr-Mo合金颗粒含量增加而增大,零磁场下颗粒含量达到70％时,损耗因子具有最大值0.24.此外,损耗因子还会随着磁场的升高而增大,当磁场达到500mT,60％颗粒含量的磁流变弹性体的损耗因子增加了13％.

摘要： 调谐质量阻尼器(TMD)只有在TMD的固有频率与主结构自振频率一致时,才会取得良好的减振效果.而工程结构在长期使用过程中,由于刚度退化、活荷载经常变化等原因,主结构的自振频率会发生改变,大大降低了传统TMD的减振效果.为了克服上述不足,结合磁流变弹性体刚度可调的智能特性,本文提出了基于磁流变弹性体的调频TMD装置.采用HHT变换和自然激励法相结合的方法识别主结构的固有频率,之后根据识别的频率,改变磁流变弹性体的剪切模量,使得调频TMD的频率可以实时跟踪主结构的固有频率.最后对某环形步道的竖向振动响应进行了仿真分析,结果表明调频TMD克服了传统TMD的不足,可以在较宽的频率范围内取得良好的减振效果.

摘要： 磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomers简称MRE)其弹性模量可以随着磁场强度变化且迅速可逆,因而用磁流变弹性体制作的隔振器是理想的智能控制装置.本文主要针对在压剪混合模式下的MRE的动态力学行为进行仿真建模,模拟MRE在不同磁场和电流下的力-位移滞回曲线.在理论分析和实验测试的基础上得到MRE的参数模型,运用遗传算法对Bouc-wen模型参数进行识别,建立Bouc-wen有参模型,并运用遗传算法优化的BP神经网络对MRE的动态力学行为进行仿真建模,并将实验结果与仿真结果的规律进行对比,验证了两种模型的正确性.在此基础上对两种模型的仿真结果进行比较,最终确定遗传算法优化的BP神经网络模型识别精度高,能很好的袁征MRE的力学特性,对于研究磁流变弹性体的动态力学行为具有重要意义.

摘要： 本发明提供一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体，其中制备方法，包括在匀强磁场下预制磁流变弹性体切割母体，切割母体中的磁性粒子链的排列方向具备链间平行的特征；将预制的磁流变弹性体切割母体依据预设尺寸及方向切割为多条磁流变效应单体；将得到的多个磁流变效应单体沿圆周方向环绕摆放于定型模具中形成弹性组合体，多个磁流变效应单体中在长度方向上相邻的任意两个中前一个的尾端与后一个的首端拼接；加温加压弹性组合体成形后得到磁性粒子径向分布的磁流变弹性体。根据本发明的一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法，减少搭建特定磁场方向所耗费的时间与成本，降低了制备难度。

摘要： 本发明公开了一种用于旋转振动的磁流变弹性体‑磁流变液复合减振器，包括环形磁流变弹性体、旋转支架、线圈、管道、密封件、磁流变液；环形磁流变弹性体位于整个隔振器的中心位置，内圈用于安装振动轴；环形磁流变弹性体外圈等间隔的固定有多个旋转支架；旋转支架包括弧形杆、连接杆；弧形杆通过连接杆固定在环形磁流变弹性体外圈；弧形杆的两端均固定有密封件；相邻的两个弧形杆之间套有弧形管道；弧形杆、弧形管道依次连接成环形结构；管道内装有磁流变液；密封件位于管道两端内；密封件与管道的内壁紧密接触并可相对运动；连接杆上上缠绕有线圈；本发明可改变振动能量的传递率和消耗率。

摘要： 本发明涉及一种基于磁流变弹性体与磁流变液的盘式阻尼器，该盘式阻尼器包括转轴、阻尼器壳体以及设置在阻尼器壳体内部的转盘、线圈和阻尼组件，所述的阻尼器壳体为中空的圆盘式结构，所述的转轴下端依次穿过设置在阻尼器壳体两表面的圆心处且与转轴间隙配合的轴孔，所述的转盘和线圈以转轴为中心由内向外依次设置，所述的转盘通过键与转轴共同转动，所述的阻尼组件包括磁流变弹性体和磁流变液，填充在阻尼器壳体内部除转轴、转盘和线圈之外的空间中。与现有技术相比，本发明具有双重阻尼，效果好、结构紧凑、易于引线、转动平稳等优点。

摘要： 本发明提供一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体，其中制备方法，包括在匀强磁场下预制磁流变弹性体切割母体，切割母体中的磁性粒子链的排列方向具备链间平行的特征；将预制的磁流变弹性体切割母体依据预设尺寸及方向切割为多条磁流变效应单体；将得到的多个磁流变效应单体沿圆周方向环绕摆放于定型模具中形成弹性组合体，多个磁流变效应单体中在长度方向上相邻的任意两个中前一个的尾端与后一个的首端拼接；加温加压弹性组合体成形后得到磁性粒子径向分布的磁流变弹性体。根据本发明的一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法，减少搭建特定磁场方向所耗费的时间与成本，降低了制备难度。

摘要： 本发明提供了一种基于磁流变弹性体的变刚度介电弹性体驱动器，包括最小能量结构的介电弹性体驱动器，磁流变弹性体薄膜以及柔性电极。所述磁流变弹性体薄膜，无外加磁场时，该膜刚度较小，一旦处于外部磁场作用下，刚度增大10倍以上，从而使得介电弹性体驱动器的刚度发生改变。所述介电弹性体驱动器为长条状多层最小能量结构，自上而下包括：亚克力框架、第一柔性电极层、电活性聚合物层、第二柔性电极层和磁流变弹性体薄膜。本发明结构简单，制作方便，重量轻，在磁场作用下能快速改变驱动器的刚度，从而具有很强的负载能力，可以用于工业机械手，卫星抓取或太空垃圾回收等领域。

摘要： 本发明公开了一种用于旋转振动的磁流变弹性体‑磁流变液复合减振器，包括环形磁流变弹性体、旋转支架、线圈、管道、密封件、磁流变液；环形磁流变弹性体位于整个隔振器的中心位置，内圈用于安装振动轴；环形磁流变弹性体外圈等间隔的固定有多个旋转支架；旋转支架包括弧形杆、连接杆；弧形杆通过连接杆固定在环形磁流变弹性体外圈；弧形杆的两端均固定有密封件；相邻的两个弧形杆之间套有弧形管道；弧形杆、弧形管道依次连接成环形结构；管道内装有磁流变液；密封件位于管道两端内；密封件与管道的内壁紧密接触并可相对运动；连接杆上上缠绕有线圈；本发明可改变振动能量的传递率和消耗率。

摘要： 本发明提供一种由多孔磁流变弹性体和磁流变液组成的新型智能材料，它包括非磁性聚合物基体、磁流变弹性体中磁性颗粒、气泡孔、通道、非磁性液体、非磁性液体中磁性颗粒。磁流变弹性体中磁性颗粒和气泡孔随机或以链状规则分布于非磁性聚合物基体的内部，多个气泡孔之间通过通道连接，非磁性液体位于气泡孔和通道的内部，非磁性液体中磁性颗粒分布于非磁性液体内部。随机分布的气泡孔通过物理发泡或化学发泡方法产生，链状规则分布的气泡孔通过模具成型或增材制造(3D)成型。本发明制造的智能材料减振吸能性能好，刚度和阻尼调节范围大，可控性好，可设计性强，性能稳定，抗沉降，具有非常广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体的制备方法，属于磁流变材料领域。本发明通过柠檬酸铁和硝酸铁溶解至水中，与氧化石墨复合干燥并煅烧处理，随后与羰基铁粉复合球磨并与液体硅橡胶混合，剪切并超声分散处理，制备得导电液体硅橡胶，随后对硅橡胶通电处理，使其产生磁场，将羰基铁粉和铁氧体粉末产生顺应磁场的分布，最后静置固化制备得高流变性弹性体，本发明制备的高磁流变型硅橡胶基磁流变弹性体通过改善内部磁性颗粒的分别，使磁流变效应大大增强，且通过制备均匀分布的硅橡胶基磁流变弹性体，大大增强了硅橡胶的拉伸强度和回弹性能，制备过程安全绿色，无污染。

摘要： 本实用新型公开了一种基于磁流变弹性体的磁流变阻尼器，导磁外套筒内套设有螺线管，螺线管上缠有线圈绕组，线圈绕组与直流电源连接；螺线管内放有上、下磁流变弹性体，上、下磁流变弹性体之间设置有导磁活塞；上磁流变弹性体的上部设置有上导磁体；上磁流变弹性体和上导磁体上设有通孔，通孔内设有能够沿通孔上下移动的活塞杆，活塞杆的一端连接有上铰球座，活塞杆的另一端与导磁活塞固定连接；下磁流变弹性体的下部设置有下导磁体，下导磁体的下部连接有下铰球座。解决了现有技术中由于磁流变阻尼器的磁流变液密封难、易沉降而导致阻尼器性能下降的问题。本实用新型不需要对阻尼器进行绝对密封，磁性颗粒不会随时间而沉降，性能好。

摘要： 一种基于磁流变液和磁流变弹性体混合式隔振器，由顶杆、弹簧、上压盖、磁流变弹性体、套筒、磁流变液、线圈、底端盖组成，给隔振器中的励磁线圈通电后，励磁线圈会产生磁场，在磁场的作用下磁流变弹性体的弹性模量发生改变，根据外界振源振动幅度的大小改变电流的大小，使磁流变弹性体产生相应的缓冲力，并结合弹簧的弹力，使隔振器达到隔振效果。该种隔振器克服了现有的磁流变弹性体隔振器结构上的不足，可减小磁流变材料的基础弹性模量，提高了隔振器的可控比，具有更好的隔振效果，更加方便灵活、实用性强。