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磁流變彈性體作為一種新型的智能材料，具有剛度可控，性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、可逆性好、無沉降以及無需考慮密封等特性。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，磁流變彈性體MRE非常適用于作為阻尼器中的吸振元件對振動進(jìn)行控制，因此，磁流變彈性體阻尼器的有限元分析研究和應(yīng)用受到了越來越廣泛地關(guān)注。
一直以來，國內(nèi)外的研究人員設(shè)計的MRE阻尼器主要是基于剪切工作模式。然而LERNER等人通過對基于不同工作模式的磁流變彈性體進(jìn)行研究后認(rèn)為，就磁流變彈性體本身而言，它在擠壓工作模式下所發(fā)生的磁致效應(yīng)比剪切工作模式更充分。因此，基于擠壓工作模式的MRE阻尼器具有更好的減振和移頻效果，近年來受到研究人員的重視。
考慮具體的應(yīng)用環(huán)境及磁流變彈性體的性能，理想的MRE阻尼器其磁路應(yīng)滿足四方面要求：
（1）MRE阻尼器內(nèi)部磁路必須閉合，且穿過磁流變彈性體的有效磁力線較多，漏磁少。
（2）當(dāng)MRE阻尼器的線圈中通入控制電流時，磁流變彈性體部分應(yīng)能夠產(chǎn)生比較均勻的磁場，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度能夠隨著控制電流的增大而增大，以確保磁流變效應(yīng)達(dá)到一個可觀的調(diào)控范圍，從而使阻尼器能產(chǎn)生需要的移頻效果。
（3）磁路中磁飽和順序合理，磁流變彈性體處磁動勢最大，且優(yōu)先達(dá)到磁飽和，以充分發(fā)揮磁流變彈性體的磁致效應(yīng)。
（4）磁路結(jié)構(gòu)緊湊，使阻尼器的外形結(jié)構(gòu)和尺寸大小能夠滿足在實際使用中的安裝要求。為優(yōu)化磁流變彈性體（MRE）阻尼器的磁路性能，筆者選取線圈、彈性體、導(dǎo)磁體等關(guān)鍵尺寸作為優(yōu)化參數(shù)，應(yīng)用ANSYS參數(shù)化語言APDL，對基于擠壓模式設(shè)計的MRE阻尼器模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并采用ANSYS軟件進(jìn)行電磁場仿真分析和不同輸入電流值對磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響分析。
MRE阻尼器結(jié)構(gòu)如圖所示。
由圖可知，該MRE阻尼器的磁路主要由上導(dǎo)磁體、下導(dǎo)磁體、鐵芯、線圈、磁流變彈性體、間隙和套筒組成。
當(dāng)線圈中通入最大允許電流I=2A時，阻尼器中鐵芯部分首先達(dá)到磁飽和，根據(jù)電磁場的飽和理論可知，當(dāng)磁路中的某一部分達(dá)到磁飽和以后，即整個磁路出現(xiàn)了瓶頸，其他部分便不會再出現(xiàn)磁飽和的情況，若磁流變彈性體不能最先達(dá)到磁飽和，則其磁致效應(yīng)不能達(dá)到最大，則阻尼器不能發(fā)揮最大的減振性能。
應(yīng)用ANSYS參數(shù)化語言APDL編程，對MRE阻尼器的磁路進(jìn)行優(yōu)化，使鐵芯和彈性體同時達(dá)到磁飽和或彈性體優(yōu)先達(dá)到磁飽和，以優(yōu)化該MRE阻尼器的性能。
為方便參數(shù)化建模，建立MRE阻尼器的磁路結(jié)構(gòu)。由于該MRE阻尼器的結(jié)構(gòu)對稱，其磁路簡化后的結(jié)構(gòu)如圖所示。
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