磁流變彈性體在工程結構減隔震中的應用研究進展

王奇，董旭峰，李蘆鈺

（1.重慶大學土木工程學院；2. 大連理工大學材料科學與工程學院； 3. 大連理工大學建設工程學部）

引言

磁流變彈性體是一種以羰基鐵粉等軟磁性顆粒為填料的橡膠基智能復合材料。將磁流變彈性體置于磁場中時，其中的軟磁性顆粒會因磁場作用而相互吸引，宏觀表現為材料剪切模量成倍增。磁流變彈性體于1995 年由日本豐田的Shiga 等首先提出[1]，因其力學性能優異，變剛度響應速度快（毫秒級）、可逆性好，并徹底解決了傳統磁流變液沉降、泄漏的通病[2]，被廣泛用于航空、運輸、機械、能源等領域，在吸振隔振、振動控制等方面發揮了重要作用。近年來，隨著磁流變彈性體性能的提高，其在土木工程結構減隔震領域的應用也受到越來越多的關注，已成為結構振動控制領域研究熱點。本文綜述了近年磁流變彈性體改性及其力學性能、工程結構減隔震系統、材料本構及裝置力學模型、智能控制算法等相關研究，并對其前景進行了展望。

1 磁流變彈性體改性及其力學性能研究

磁流變彈性體最主要力學特性是在磁場重要下具備可變剛度，提高材料的變剛度性能是磁流變彈性體力學性能研究的焦點。1995 年，Shiga 提出磁流變彈性體并對其力學性能測試，發現材料在磁場作用下儲能模量提高了30kPa。近年來，國內外學者通過選取不同原材料、改變配比和改進制備工法，顯著提升了磁流變彈性體的力學性能。Jolly 等[3,4]采用更軟的硅橡膠作為基體，并提出在固化過程中對磁流變彈性體施加外加磁場，該磁場可使基體中的軟磁性顆粒形成鏈狀或柱狀的結構，從而顯著提升材料性能。……