[发明专利]一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器

说明书

本发明涉及了一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器，其包括变刚度装置和变摩擦装置，采用分别控制的方法，刚度的改变通过改变励磁线圈的电流大小来实现，摩擦力的改变通过改变压电驱动器的电压大小来实现；所述的变刚度装置包括外部圆管形导磁体、内部圆柱形导磁体，内部圆柱形导磁体上设置有励磁线圈；所述的变摩擦装置包括压电驱动器和摩擦片，摩擦片与变刚度装置接触，产生随电压改变的摩擦力。本发明将磁流变弹性体变刚度装置和压电材料变摩擦阻尼器设计到一个阻尼器中，通过调整励磁线圈的外加电流，可使阻尼器的刚度特性发生改变，通过调整压电驱动器的外加电压大小，可以使摩擦部分的法向正压力变化。

技术领域

本发明涉及智能减振领域，尤其是涉及一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器的智能减振装置。

背景技术

振动是一种常见的自然现象，有害的振动会带来各种各样的问题。因此在各行各业人们已使用各种各样的减振器来消能减振。常见的减振器主要有被动减振器、主动减振器、半主动减振器。被动减振器由于参数固定等缺点，减振效果不好。而主动减振器的效果最好，但它需要大量的外部能源输入，并且控制算法复杂，因此应用困难。而半主动减振器综合了主动减振器减振效果好，被动减振器构造简单的优点，具有广泛的应用价值。

半主动减振器通常由阻尼可变的阻尼器实现。目前广泛使用的阻尼可变的阻尼器为磁流变阻尼器，如中国专利(申请号：200610106147.4)提供了一种能够调节屈服力和流变阻尼的磁流变阻尼器，但是磁流变阻尼器均有液体的渗漏问题。而由压电材料制成的变摩擦阻尼器，克服了液体阻尼器渗漏的问题，如中国专利(申请号：201320602600.6)提供了一种自复位型压电半主动摩擦阻尼器。但是以上阻尼器均仅仅局限在阻尼可变上。

鉴于此，本专利利用磁流变弹性体剪切模量可随外加磁场改变的特性，结合压电材料的逆压电效应，设计了一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器，以满足对减振的更高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器，用以克服上述技术缺陷。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于磁流变弹性体和压电材料的变刚度变摩擦阻尼器，其包括变刚度装置和变摩擦装置，变刚度装置和变摩擦装置采用分别控制的方法，刚度的改变通过改变励磁线圈的电流大小来实现，摩擦力的改变通过改变压电驱动器的电压大小来实现；

所述的变刚度装置包括外部圆管形导磁体、内部圆柱形导磁体，内部圆柱形导磁体上设置有励磁线圈；

所述的变摩擦装置包括压电驱动器和摩擦片，摩擦片与变刚度装置接触，产生随电压改变的摩擦力。

进一步地，所述的变刚度装置还包括磁流变弹性体，在所述的外部圆管形导磁体和内部圆柱形导磁体之间有空腔，在空腔的顶端设置有磁流变弹性体。

进一步地，所述的压电驱动器设置在外部圆管形导磁体的内壁上，压电驱动器外侧为压电保护罩，压电驱动器的端部为摩擦片；压电驱动器在电压刺激下，驱使摩擦片和内部圆柱形导磁体接触。

进一步地，所述的内部圆柱形导磁体和压电材料接触部分没有绕制励磁线圈。

进一步地，所述的外部圆管形导磁的底部固联阻磁材料，阻磁材料和阻尼器的底端固定相连，内部圆柱形导磁体的顶部固联阻磁材料，阻磁材料和阻尼器的顶端固定相连。

进一步地，所述的变摩擦装置还包括设置在外部圆管形导磁体的外侧的缸筒，缸筒内壁设置有压电驱动器，压电驱动器的外侧为压电保护罩，压电驱动器的端部为摩擦片；

在电压刺激下，摩擦片和外部圆管形导磁体的外壁接触，产生随电压改变的摩擦力。