[发明专利]一种串联刚度宽频磁流变智能减振装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及结构隔振减振技术领域，尤其是涉及一种串联刚度宽频磁流变智能减振装置。

技术背景

隔振系统广泛应用于高精度测量、汽车悬架、船舶轴系及重要的防灾减灾系统。隔振系统能够有效地降低或弱化实际工程应用中的不利环境干扰，按照传递路径，环境干扰主要分为两类：一是来自支撑系统传递的地面振动，如柱子和横檩作用于工程结构的地震动，相对于结构物，小刚度隔振系统可以增大结构柔度，是保护工程结构或装备的主要隔振策略；另一种是工程结构或装备自身重量或位置改变引起的环境干扰，此时需要大刚度隔振系统以增大结构的稳定性来减小工程结构或装备的自身扰动。由此可见，不同的工程结构对隔振系统刚度的要求可能不同，隔振系统可调范围是其隔振性能的一个重要指标，较大的刚度可调范围的隔振系统有更为广泛的应用领域。被动隔振系统以其结构简单、制造安装方便而得到普遍应用，但其固定刚度和有限频带给隔振系统的应用范围带来了限制。

磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomers,MREs)是以微米级软磁颗粒为填充料和粘弹性材料为基体而组成的一种力学性能主动可控的智能复合材料，在外加磁场作用下进行固化后，磁流变弹性体(MREs)相较无磁场固化(制备)时呈现出显著的磁流变效应。制备好的磁流变弹性体(MREs)在磁场的作用下其力学性能可实现瞬时可逆变化，如阻尼特性、杨氏模量和剪切模量等，尤其是制备磁场。磁流变弹性体(MREs)不存在软磁颗粒沉降以及其易封装的特性使得其在减振器、制动器和偏转传感器中广有应用。合理设置隔振系统的结构形式，使得在不同的激励磁场下磁流变弹性体(MREs)的刚度和阻尼特性改变的同时为系统提供负刚度是提高隔振系统隔振性能一个新途径。

目前，基于负刚度特性的隔振减振装置的成果大多着眼于利用主动力负刚度来降低对机构整体刚度的调节范围的下限。专利CN102808883B利用永磁体的排斥作用提供负刚度，并联一个线性弹簧，实现了超低频减振的目的，其实质是正负刚度线性弹簧的并联，降低机构的整体刚度，继而大幅调低了机构的固有频率，使得机构能够避开共振频率。Y-B Kim利用电磁铁串联线性弹簧组成磁力阻尼器研究了单自由度支撑体系的隔振，此装置利用开环控制算法为电磁铁提供电流，但是其线性弹簧谐振限制了装置的减振效果。为了保证电磁负刚度隔振器中间质量的相对位置，专利CN103398132B引入磁流变弹性体对中间质量位置进行了限定。这种负刚度磁体组合与类弹簧体的并联机构具有较低的自振频率，能够保证变载荷情况下的低频隔振。两个弹簧串联后的弹簧系统的整体刚度可以用两个弹簧刚度的乘积与总和的比值表示。如果一个正刚度弹簧与一个负刚度弹簧串联后，根据整体刚度计算方法，弹簧系统的联合刚度的可调范围理论上可以达到无限大。因此，具有负刚度的可调被动隔振系统的整体刚度可调范围大，调节正负刚度弹簧的刚度直接影响弹簧系统的联合刚度和弹簧隔振系统的频带宽度，能够克服传统被动隔振系统不适用于宽频激励的缺陷。

发明内容

技术问题：

针对已有技术方案存在的问题，本发明公开的一种串联刚度宽频磁流变智能减振装置克服了传统被动式减振可控频带窄、性能不可调节和主动式减振辅助系统复杂的缺陷；相较现有智能减振装置，本发明更适用于减小柔性需求的低频干扰和刚性需求的高频振动，适应工况多，具有较好的经济技术优势。

技术方案：