磁流变液构成的阻抗分层调制结构振动传递特性研究

Magnetorheological fluid (MRF) has special physicochemical properties of liquid-solid transformation and variable damping under magnetic field. In the field of vibration control, MRF has been applied mainly considering its variable-damping property. More specifically, the process of conversion between solid and liquid is namely the change of vibration-transferimpedance. Therefore we come up with an idea that, by controlling the magnetic field strength, the liquid-solid two-phase transformation property of MRF can be utilized to form a structure which can continuously modulate vibration-transfer impedance in each layer. Consequently, a complete and systematic research can be done on vibration transmissibility of various impedance configurations, modulated by MRF, and their combination..This topic will focus on researching and solving the following issues:.(1) To research how various impedance period distribution structures, which is hierarchically modulated by MRF, influence the vibration transmission and its vibration-dissipative mechanism..(2) To research the bandwidth of vibration transmissibility and the formation mechanism of pass/stop band of various impedance quasi-periodic distribution structures (namely the combination of different periodic structures), which is hierarchically modulated by MRF..(3) To conduct vibration transmission experiment on structures, which are formed by MRF and modulated with special waveform and parameters, then observe the experimental data and compare the effect, produced by different impedance distribution configurations, on vibration transmission loss to explore an optimized configuration which is sensitive to vibration transmission loss..The research on these key issues will provide a guide for the new development and application of magnetorheological smart materials in the field of vibration control.

磁流变液在磁场作用下具有液固相互转换及阻尼可变的特殊理化性质。在振动控制领域，目前主要应用其阻尼可变特性。实际上，液固转换过程，也就是振动传递阻抗变化的过程。因此，提出了通过调整控制磁场强度，利用磁流变液的液固两相转换性质，构成阻抗分层连续调制结构，从而对磁流变液调制得到的各种阻抗构型及其组合的振动传递特性进行全面系统的研究。.本课题将重点研究下列问题：.1.研究磁流变液分层调制形成的各种阻抗周期分布结构对振动传递的影响及其损耗机理。.2.研究磁流变液分层调制形成的各种阻抗准周期分布结构（各种周期结构的组合）的振动传递带宽及通禁带构成机理。.3.通过实验观测磁流变液分层调制形成的各种阻抗按特定波形结构及参数分布的振动传输数据，研究对比不同阻抗分布模式下振动传输损耗机理及参数影响，探索振动传输损耗敏感构型。.对这些关键问题的研究将为磁流变智能材料在振动控制领域新的发展与应用做出探索。

目前对于磁流变液在振动控制领域方面的研究，主要集中在调整其阻尼力减振和一些基本声学特性研究上，而对于磁流变液本身在磁场作用下液固转换的特殊理化特性对振动传递的影响尚缺乏深入研究。因此，本项目以磁流变液构成的阻抗分层调制结构为研究对象，分析了磁流变液阻抗在磁场调制下的变化规律，研究了磁流变液调制得到的各种阻抗构型及其组合结构，并对上述相应结构的振动传递特性进行了理论分析与实验验证。主要研究成果包括：.1）搭建了磁流变液阻抗分层调制结构振动传递测试实验平台。设计了磁流变液阻抗分层可调制结构装置，搭建了相应的振动传递实验测试平台，利用实验平台外部分层排列的电磁铁可单独控制每一层磁流变液的阻抗，进而调制出不同模式的阻抗分布结构，并可对其进行相应的振动传递测试实验。.2）研究了磁流变液分层调制形成的阻抗周期分布结构的振动传递特性。构建了磁流变液阻抗周期分布结构，明确了阻抗周期分布结构的影响参数，通过数值分析与实验研究获得了参数变化对振动传递的影响，阐明了阻抗周期分布结构的振动传递规律。.3）研究了磁流变液分层调制形成的阻抗准周期分布结构的振动传递特性。构建了磁流变液阻抗准周期分布结构，建立了Fibonacci、Cantor、Thue-Morse和Double-periodic等四种阻抗准周期分布结构的传递模型，通过数值计算与实验研究获得了弹性波在准周期分布结构中的传播规律，揭示了阻抗准周期分布结构的振动传递机理。.4）探索了磁流变液分层调制形成的阻抗按特定波形结构的振动传递特性。构建了磁流变液阻抗类梯度分布结构，通过特定位置布置的传感器实验研究阻抗类梯度分布结构的振动传递特性，获得了具有优异减振性能的阻抗分布模式，对完善阻抗可调制结构振动传递特性研究具有重要的意义。.项目执行期间，共发表学术文章20篇（均标注本基金项目资助），其中SCI源刊文章17篇，EI源刊文章3篇；申报发明专利11项，目前授权3项，公开8项；培养博士研究生4人（2人已答辩毕业），硕士研究生15人（12人已答辩毕业）。