一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器及原理制造技术

本发明专利技术提供一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器及原理，其中阻尼器包括壳体、设置在所述壳体内部的磁导体组件和第一磁流变弹性体，所述壳体中间部位设置有连接板；所述磁导体组件包括沿所述连接板上下对称设置的可伸缩磁导体，所述可伸缩磁导体的一端设置有沿所述可伸缩磁导体中心对称设置的悬臂，所述悬臂靠近所述连接板设置，所述第一磁流变弹性体设置在所述悬臂与所述连接板之间，所述可伸缩磁导体两侧且位于所述悬臂与所述壳体之间设置有压电叠堆驱动器。本发明专利技术的阻尼器可以获得更宽的工作频带，通过静态磁力磁场和动态调节作用在压电叠堆上电压控制压应变量动态调节MRE的剪切储能模量，实现TMD刚度的动态调节。调节。调节。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器及原理


[0001]本专利技术属于结构振动控制
，具体而言属于一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器及原理。

技术介绍

[0002]结构振动控制是一个应用领域广泛的工程问题。随着现代工业的发展和工程技术的进步，结构向大型化、柔性化发展，与此同时结构的工作环境变得更加多样化复杂化。现有技术通过加大构件尺寸、提高材料强度等方式来加氢结构自身的抗震能力，这些方法除了对随机振动的适应性不佳外，保护目标也比较单一，而且使结构造价大大增加，导致振动问题日益突出，结构振动控制成为十分重要并具有挑战性的课题。
[0003]调谐质量阻尼器(即TMD)在被动振动控制中得到了广泛的应用，氮气主要缺点是减振效果受主体结构固有频率的影响较大。调谐质量阻尼器主要是针对某一阶固有频率或者是较窄频率范围进行设计，当外接激励频带较宽时，减振效果就不是很明显，且结构的刚度和阻尼在使用过程中会发生改变，这样所优化出的TMD减振效果不佳，同时突出了TMD的频率调谐的敏感性问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，通过对磁流变弹性体的设置位置进行调整，将磁流变弹性体与可伸缩磁导体配合作用，设置在壳体中间部位，从而获得更宽的工作频带，通过静态磁力磁场和动态调节作用在压电叠堆上电压控制压应变量动态调节MRE的剪切储能模量，实现TMD刚度的动态调节。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼原理，本方法采用联合控制策略，通过调谐控制对可控直流电源调节磁流变弹性体剪切储能模量进行控制，进而控制半主动吸振器固有频率跟踪激励频率；通过开关控制对压电陶瓷的变形量进行控制进而控制磁流变弹性体的挤压增强作用，降低对电源的要求，减少功耗和发热量。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术公开了一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，包括壳体、设置在所述壳体内部的磁导体组件和第一磁流变弹性体，所述壳体中间部位设置有连接板；
[0009]所述磁导体组件包括沿所述连接板上下对称设置的可伸缩磁导体，所述可伸缩磁导体的一端设置有沿所述可伸缩磁导体中心对称设置的悬臂，所述悬臂靠近所述连接板设置，所述第一磁流变弹性体设置在所述悬臂与所述连接板之间，所述可伸缩磁导体两侧且位于所述悬臂与所述壳体之间设置有压电叠堆驱动器。
[0010]通过将第一磁流变弹性体设置在悬臂和连接板之间，可以获得更大的磁流变效应，具有更宽的工作频带，通过静态励磁磁场和动态调节作用，在压电堆叠上电压控制沿铁
颗粒链方向压应变量动态调节MRE的剪切储能模量，实现TMD刚度的动态调节。
[0011]通过控制压电叠堆驱动器的变形量进而控制磁流变弹性体的挤压增强作用。
[0012]进一步地，所述磁导体组件还包括设置沿所述壳体中心上下对称的水平磁导体和沿壳体中心左右对称设置的竖直磁导体，所述水平磁导体与所述竖直磁导体通过第二磁流变弹性体连接。
[0013]具体的，第二磁流变弹性体交接设置在水平磁导体和竖直磁导体的四角处，上下两个水平磁导体和左右两个竖直磁导体通过第二磁流变弹性体连接形成闭合回路。
[0014]通过在壳体内部设置水平磁导体和竖直磁导体，并且通过第二磁流变弹性体将水平磁导体和竖直磁导体连接形成闭合回路，通过识别主体结构频率调节通过励磁线圈中的电流和磁流变弹性体的剪切模量，进而改变磁流变弹性体的刚度，使TMD的固有频率等于主体结构频率，实现调谐。
[0015]本专利技术的磁流变弹性体根据剪切作用时磁流变弹性体有效切割磁感线的部分，在水平磁导体和竖直磁导体的四角处布置第二磁流变弹性体，在可伸缩磁导体与连接板之间设置第一磁流变弹性体，使得中部布置的第一磁流变弹性体处于剪切挤压混合工作模式，当主体结构受力时，中部的第一磁流变弹性体受到剪切力，挤压作用和励磁磁场的作用。
[0016]进一步地，所述竖直磁导体外部缠绕设置有励磁线圈，所述励磁线圈外部缠绕有线圈套筒。
[0017]进一步地，所述可伸缩磁导体的端部与所述水平磁导体连接，并伸入所述水平磁导体内部。
[0018]进一步地，所述压电叠堆驱动器的固定端与所述水平磁导体连接，所述压电叠堆驱动器的驱动端与所述悬臂连接。
[0019]进一步地，所述水平磁导体的端部与所述壳体的内壁之间设置有滑槽，所述滑槽伸入所述水平磁导体内部，所述滑槽内伸距离与外部连接距离为2:1；
[0020]所述竖直磁导体与所述壳体的内壁之间设置有连接杆。
[0021]进一步的，所述滑槽内部设置有弹簧，所述弹簧的原长与伸长距离比为1:2。
[0022]进一步的，所述可伸缩磁导体一侧的所述悬臂上设置有传感器。
[0023]具体的，传感器固定设置在悬臂上，并且传感器包括加速度传感器和位移传感器，用于获取TMD动质量和主体结构的加速度和位移。
[0024]进一步的，还包括控制系统模块，所述励磁线圈和所述压电叠堆驱动器分别与所述控制系统模块连接。具体的，控制系统模块与计算机设备连接；传感器、压电堆叠驱动器、励磁线圈和控制系统模块与计算机设备组成闭环控制系统，传感器获取主结构的加速度信息和位移信息，通过STFT分析从而获得外界激励的频率，传给控制系统模块以动态调节TMD的刚度。
[0025]第二方面，本专利技术公开了一种磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼原理，应用上述混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器进行减振。
[0026]具体的，本专利技术的磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼方法包括：
[0027]获取主体结构和TMD动质量加速度信号，通过短时傅里叶变换识别主体结构的频率，建立刚度和电流之间的关系；
[0028]根据刚度和电流之间的关系，计算TMD所需的刚度，得到TMD动质量相对于主系统
的加速度与主体结构的归一化时域平均S
i
；
[0029]在调谐控制中输出TMD励磁线圈所需的电流，改变磁流变弹性体周围的强度，进而改变磁流变弹性体的刚度，使其频率与受控结构的频率一致。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0031]第一、本专利技术的混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，通过静态励磁磁场和动态沿铁颗粒链方向压应变量，动态调节MRE的剪切储能模量，实现TMD刚度的动态调节；能够更好的适应主体结构频率的变化，拓宽TDM的工作频带，从而起到较好的振动控制效果；通过静态励磁磁场和动态调节作用在压电堆叠上的电压，从而控制沿铁颗粒链方向的压应变量，动态调节MRE的剪切储能模量，降低对电源的要求，减少功耗和发电量；
[0032]第二、本专利技术的磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼原理，基于磁流变效应和挤压增强效应来改变磁流变弹性体的刚度，实现变频控制，拓宽TMD的工作频带及增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，包括壳体、设置在所述壳体内部的磁导体组件和第一磁流变弹性体，所述壳体中间部位设置有连接板；所述磁导体组件包括沿所述连接板上下对称设置的可伸缩磁导体，所述可伸缩磁导体的一端设置有沿所述可伸缩磁导体中心对称设置的悬臂，所述悬臂靠近所述连接板设置，所述第一磁流变弹性体设置在所述悬臂与所述连接板之间，所述可伸缩磁导体两侧且位于所述悬臂与所述壳体之间设置有压电叠堆驱动器。2.根据权利要求1所述的混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述磁导体组件还包括设置沿所述壳体中心上下对称的水平磁导体和沿壳体中心左右对称设置的竖直磁导体，所述水平磁导体与所述竖直磁导体通过第二磁流变弹性体连接。3.根据权利要求2所述的混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述竖直磁导体外部缠绕设置有励磁线圈，所述励磁线圈外部缠绕有线圈套筒。4.根据权利要求2所述的混合式磁流变弹性体半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述可伸缩磁导体的端部与所述水平磁导体连接，并伸入所述水平磁导体内部。5.根据权利要求2所述的混合式磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂建维，杨洋，匡泊霏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：