微振动磁流变隔振技术力学机理研究

With the development of micro scale investigations, the isolation of micro vibrations is more and more important. The investigations of magnetorheological(MR) technologies focus on the objectives in macro scale. The MR materials exhibit the interesting nonlinear properties under micro vibrations. Thus the mechanics properties of MR materials is the prime investigation for the development of MR micro vibration technologies. This project proposed a MR micro vibration isolation technology on the basis of variable stiffness MR fluid isolation and multilayer MR elastomer isolation. This project plans to systematically investigate the mechanics properties of MR materials subjected to different loadings. And it also plans to investigate the effects of interfaces between particles and matrix, as well as between the matrix and boundaries. This project also plans to establish a force-magnetic model to predict the nonlinear performance of MR materials subjected to micro vibrations, which provide the experimental and theoretical support for the development of MR materials and the application on micro vibration isolation technology.

随着人类研究活动向着更微观尺度发展，微振动隔振技术因此愈发重要。磁流变技术的研究长期以来主要针对宏观尺度载荷下的振动问题。磁流变材料在微振动下表现出与宏观尺度载荷下不同的非线性特性。微振动下的磁流变材料的力学特性是发展磁流变微振动隔振技术的前题和基础。本项目基于自主研制的磁流变液变刚度隔振技术和多层磁流变弹性体隔振技术，提出了一种变刚度变阻尼的磁流变微振动隔振技术。本项目将系统地研究磁流变材料在不同载荷下的非线性力学特性，研究颗粒与基体/基液，基体/基液与金属壁界面之间的相互作用，探索磁流变材料在微振动作用下产生非线性力学性能的机理及内部相互作用本质，建立能正确描述微振动磁流变材料力学性能的力磁耦合非线性力学模型，为这种智能材料的发展及其在微振动领域的应用提供理论和实验依据。

本项目以探索磁流变减振技术在微观领域的应用过程中出现的关键科学问题为出发点，基于自主研制的磁流变变刚度隔振技术和多层磁流变弹性体隔振技术，结合理论分析、数值模拟和实验研究等方法，对微振动磁流变控制技术和磁流变材料微观观测技术开展了相关研究，进一步发展了微振动精度保障技术。.经过四年的研究，获得了一系列研究成果。本项目开展了磁流变器件机理及模型研究：提出了一种磁流变弹性体界面相模型，探索了磁流变材料在微振动作用下产生非线性力学性能的机理及内部相互作用本质；设计微振动磁流变减振器件，进一步拓宽变刚度磁流变器件在微振动领域的应用方向；建立一种用于磁流变器件的非线性自适应模型，相比传统模型进一步提高了精度。本项目完成了对磁流变器件的控制策略研究：设计磁流变器件半主动控制器并提出自适应控制方案，提高复杂振动的减振控制效果，完善了磁流变器件控制策略，为磁流变精度保障技术在微振动领域的应用提供理论和实验依据。本项目探索了更多磁流变器件微观尺度的观测方案：基于光学测量和单像素成像方法，开发了散射介质显微观测系统，对磁流变材料界面观测、微小形变测量具有重要意义。本项目研究工作完成了申请书中罗列的全部计划。.项目执行期间，发表国际期刊论文35篇；国内期刊论文4篇；其中已被SCI收录论文34篇，EI收录论文32篇。依托项目申请专利22项，授权专利10项。依托项目培养已毕业博士研究生2人，在读博士研究生8人，已毕业硕士研究生19人，在读硕士研究生4人，项目期间申请人获批国家人才计划一项。与同行交流，参加国内国外相关学术会议9次，研究成果远远超过申请时的预期。