摘要：為了提高傳統(tǒng)磁流變阻尼器在低頻域的減振性能，提出了一種新型磁流變慣容器，包括變阻尼單元和慣容單元兩部分，由磁流變閥、液壓馬達(dá)與飛輪等組成。利用活塞桿與缸筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變阻尼單元內(nèi)的磁流變液在磁流變閥內(nèi)往復(fù)流動(dòng)，通過調(diào)控線圈上電流大小改變輸出阻尼的大??；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)油液推動(dòng)液壓馬達(dá)輸出軸及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出器件的慣容特性。為提高磁流變閥內(nèi)置通道的磁場(chǎng)利用率，提出了磁路設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，采用有限元方法對(duì)磁流變閥內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行仿真。結(jié)合磁場(chǎng)仿真與理論分析，設(shè)計(jì)并試制了樣機(jī)，搭建了器件性能平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)器件能夠表現(xiàn)出慣容特性，具有良好的阻尼可控性。

關(guān)鍵詞：磁流變；變阻尼；器件；慣容；磁場(chǎng)

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-582X（2024）08-039-08

以磁流變液為介質(zhì)的磁流變液器件作為一種典型的半主動(dòng)變阻尼器件，具有阻尼連續(xù)可調(diào)、響應(yīng)速度快和能耗低等優(yōu)點(diǎn)[1]，已在不同減隔振場(chǎng)景中得到應(yīng)用，如車輛懸架減振[2]、座椅隔振[3]、橋梁隔振[4]等場(chǎng)景。傳統(tǒng)磁流變阻尼器只能通過輸出可控阻尼來進(jìn)行耗能，為進(jìn)一步提高磁流變減振系統(tǒng)在低頻域振動(dòng)控制的性能[5]，可以使器件改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率且不影響系統(tǒng)靜態(tài)剛度。慣容器件提供了一種解決思路，Smith[6]首先提出慣容器概念[6]，作為一種雙端質(zhì)量元件，有多種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式，包括滾珠絲杠式、齒輪齒條式、液力式、液壓式等。慣容器可以通過輸出等效負(fù)剛度改變動(dòng)態(tài)頻率且不影響靜態(tài)剛度，為振動(dòng)控制改變等效剛度來改善隔振效果提供了新思路[7?9]，能夠避免一些負(fù)剛度裝置常見的靜態(tài)失穩(wěn)問題[10]。相較于傳統(tǒng)磁流變阻尼器，引入慣容元件的減振系統(tǒng)不僅能通過調(diào)整輸出阻尼來消耗能量，還有助于改善低頻減振性能。Zhao 等[11]證明了慣容裝置可以有效降低從地面?zhèn)鬏數(shù)绞芸亟Y(jié)構(gòu)的輸入能量，Jin 等[12]提出了一種由磁流變彈性體隔振器和滾珠絲杠慣容器組成的混合隔振系統(tǒng)，該混合隔振系統(tǒng)在低頻振動(dòng)下隔振效果較好，可有效降低隔振系統(tǒng)的位移幅值。由于液力式慣容器可以避免機(jī)械式慣容器偏心、摩擦力大等問題[13]，劉昌寧等[14]基于機(jī)電液相似性設(shè)計(jì)了一種液力式慣容器，建立了非線性等效模型。聶佳梅等[15]提出了一種油氣彈簧與慣容器融合設(shè)計(jì)的液壓慣容懸架結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，有效改善了車輛的行駛平順性和乘坐舒適性。

結(jié)合磁流變阻尼器的變阻尼特性與慣容器件在低頻域出色的振動(dòng)控制效果，使振動(dòng)控制系統(tǒng)具備能耗低、可靠性高的特點(diǎn)，改善傳統(tǒng)磁流變控制系統(tǒng)的減隔振性能。文中提出了一種新型磁流變慣容器，該器件由磁流變液變阻尼單元和液力式慣容單元兩部分并組成，具有阻尼力可調(diào)的特性，兼具慣容特性，在低頻振動(dòng)下具有更好的振動(dòng)控制效果。