文档介绍：两北工业大学硕士论文摘要
西北工业大学硕士论文第一章绪论
第一章绪论
研究的背景及意义
振动现象广泛的存在于人类生活的各个领域,有些情况下可以用来造福人类
如振动压路机、振动棒等,但在多数情况下,它是有害的。譬如说,高层建
筑在受风载或地震时的损坏,运输工具由于振动引起的颠簸,制造机床受振动导
致精度的丧失,甚至在航空航天领域,振动会造成机毁人亡。这一系列现象说明
对振动问题的研究具有十分重要的意义。
为了减弱乃至消除振动,工程界对振动现象进行了深入的分析,建立了比较
完善的振动理论。在此基础上,提出了振动控制的概念。
随着科学技术的进步,对振动控制的要求越来越高,振动主动控制技术由于
具有效果好、适应性强的潜在的优越性,很自然成为研究的热点。主动控制的核
心问题是提高结构或系统的模态阻尼与减小对外扰的响应。过去,缺乏合适的作
动器及高效的控制一直是振动主动控制实现的一大障碍。原有的各种作动器,如
伺服液压作动器、电动力矩马达、伺服气动作动器、电磁作动器等,由于存在体
积庞大、笨重、能耗高、可动部件多等缺点,在许多工程应用场合受到很大的限
制。因此研究新型作动器及其控制系统具有重大理论意义和广阔的应用前景。
近年来新型智能材料的出现和发展,为研制新型作动器提供了有利条件。可
用于作动器的新型材料有电流变流体、压电陶瓷、记忆合金和电磁致伸缩材料等。
电流变流体是一种具有广泛应用前景的新型工程材料,它是由不导电流体和细小
的悬浮状可极化的介电粒子以及添加剂组成。在电场作用下,极短时间内毫秒
级,粒子极化,电流变流体转化为类固体。电场撤消后,材料又迅速恢复液态。
可以借助这种电流变效应实现连续快速的阻尼调节,进而实现主动减振控制。电
流变流体这种新型智能材料在国际上已经被列为工程领域未来发展的关键技术之
一〔,〕。近年来,在发达国家利用电流变流体实现减振控制的研究逐渐增多,出现了
一些新型阻尼器和主动控制方法的研究。
《珠江三角洲城际快速轨道交通线网规划》己于年月上报国家有关部
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北业大学硕十论文第一章绪论
门。按照此项规划,广东省将建设连接珠江三角洲主要城市,与港澳相衔接,具
有现代化水平的珠三角城际快速轨道交通系统。
为了提高快速轨道车辆的品质,积极采用横向主动悬挂技术是一个值得研究
的课题。本文正是采用控制技术和电流变技术开展的主动悬挂方面的研究工
作。
国内外研究动态
电流变技术的发展
电流变技术的核心是电流变流体。电流变流体是指在电场作用下具有电流变
效应的智能材料。其粘度随电场强度连续可逆变化。电流变效应是指在外加电场
的作用下,液体的粘性等流变性质会随着电场强度的增强而明显增大,甚至达到
几个数量级而变为固体,其响应时间仅为毫秒量级。一旦撤去外电场,材料又恢
复到原来的液态。下面简要介绍电流变流体的发展历程。
对电流变流体材料、机理及应用的研究始于世纪年代,至今共经历了
三个阶段。年发现电流变效应后,研究了淀粉、明胶和碳黑等分散
于矿物油、橄榄油、或变压器油中形成的电流变流体,观察到悬浮液中的分散粒
子在外加电场的作用下沿电场方向形成可逆的纤维状结构。根据这种现象他提出
了纤维结构理论。另外他还测定了分散相固体颗粒体积比、外加电场强度与电流
变效应的关系,讨论了具有高介电常数的固体粒子的适用性同时还设计了电流
变流体的许多应用,诸如离合器、刹车片和阀门等。
世纪年代末期,开展了对电流变流体较为广泛的研究。
在他们的报道中,介绍了电流变流体的流体及电学性质。他们较为详细地研究了
电流变效应对粒子体积比、剪切速率、电场及频率的依赖性,并提出了双电层激
化理论。他们认为,电流变流体中的粒字是通过双电层极化,而不是通过粒子
本身的极化产生相互作用的。随后,在年代初研究了电流变流体的介电
性能,用双电层概念解释了电流变效应,提出了电流变流体的介电作用机理。
电流变流体的第二个研究阶段,是以世纪年代初英国的等
人开发出腐蚀性小、亲水性的电流变流体为标志,它是由聚电解质多孔微粒作为
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西北工业大学硕士论文第一章绪论
分散相粒子的。他们的成功使电流变流体接近了实用,引起了工业界的极大兴趣,
使电流变流体的研究进入了第一个高潮世纪年代以来,各国从事电流变流
体研究的人数及研究报道数量激增,内容涉及新型电流变材料的制做、电流变性
能研究、电流变效应模型的研究与计算机模拟、电流变流体的应用设计及相关因
素材料组成、含水量、电场强度、频率等对电流变效应的影响。第代电流
变流体的强度远高于第一代电流变流体,但仍需活化剂的活化,因此使用温度较
窄且性能对温度依