2006-05-09 23:41:22
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电流变液用于旋转运动柔性梁振动控制的实验研究&S727;
魏克湘，孟 光，周 烁，鲁宏权
（上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室，上海 200240）
摘 要：建立了用于旋转运动电流变夹层梁振动响应测试的实验系统。对电流变夹层梁在不同电
场强度与旋转速度下的振动响应特性进行了实验研究。实验结果显示，旋转运动电流变夹层梁在
外加电场的作用下，能快速抑制梁的残余振动，缩短振动衰减时间。表明在外加电场的控制下，
电流变材料能有效抑制旋转运动柔性梁的振动。
关键词：电流变液；旋转运动柔性梁；振动抑制；夹层结构
中图分类号:O328;TB330
1 前言
电流变夹层结构由于能在外加电场的作用下，快速可逆的调节自身的阻尼和刚
度，在结构的振动控制中获得了广泛的关注。自20 世纪80 年代Gandhi 等[1]最早开
始对电流变自适应结构进行研究以来，已有许多学者对其进行了深入的理论和实验研
究[2-6]。但在以往的研究中，一般都是针对静态梁或板进行的，将电流变材料应用于
运动柔性梁振动控制的研究报道还较为少见[7]。
在本文中，我们将电流变液用于旋转运动柔性梁的振动控制。采用三层电流变夹
层梁结构，建立了用于旋转运动电流变夹层梁振动响应测试的实验系统，对电流变夹
层梁在不同电场强度与旋转速度下的振动响应特性进行了实验分析。
2 电流变夹层梁的结构及实验装置
实验用的电流变夹层梁由一层2mm 厚的电流变材料层和两层0.04mm 厚的铝合
金表面层构成，四周采用宽和厚分别为2mm 的橡胶条密封。梁的长度为300mm，宽
度为35mm。所用的电流变液选用1:1 的玉米与小麦淀粉加于运动粘度为50cSt 的甲
基硅油配制而成，体积比为10%。表1 为电流变夹层梁的几何及材料参数。
表1 电流变夹层梁的几何和材料参数
Table 1 Main properties of the ER sandwich beam
Layer Material Length
(mm)
Width
(mm)
Thickness
(mm)
Density
(kg m-3)
Modulus
(M Pa)
Surface layer Aluminum 320 35 0.04 2683.9 70
ER fluid Layer Corn starch/silicon oil 300 35 2 1338
实验系统如图1 所示，电流变夹层梁的一端固定于由伺服电机驱动的转动平台上，
随着平台一起转动。两个由广州精信仪表电器厂生产的非接触式电涡流传感器(型号
CWY-DO-20)同时固定在转动平台上，随梁—转动平台系统一起运动。测点位于距离
&S727;基金来源：国家自然科学基金 (50390063)、高等学校博士学科点专项科研基金（20020248053）资
助项目