摘 要

电子产品在日常生活的渐渐普及，而且越来越往精密的方向发展，这就对它的工作环境提出了具体的要求，如何能够有效的模拟出来电子产品的实际工作环境就成为了该领域的重要研究课题。

本论文根据磁流变液的材料特性，针对电子产品出厂前要模拟实际工作情况进行测试的需求，结合脉冲发生器的工作原理，提出了一种新型的磁流变液脉冲发生器的结构。该装置由磁流变液阻尼系统和传统的弹簧阻尼系统以串联方式进行组合而成，将磁流变液的阻尼力可以根据磁场大小调控的优势应用到了脉冲发生器之中，解决了传统弹簧、橡胶、液压阻尼器模拟出来的真实环境的冲击谱的偏差问题。

本文采用Bingham粘塑性模型，建立了脉冲发生器的机理模型，对所设计的结构建立了3维模型并进行了机械特性分析， 运用matlab进行求解动力学方程，得出结构的机械特性曲线。结果表明，运用磁流变液的脉冲发生器能够通过人为的调控，将收到的冲击信号转变成我们所需的单位脉冲信号。

关键词：磁流变液；脉冲发生器；挤压模型；剪切模型

Abstract

Electronic products in the daily life of the gradual popularization, and more and more sophisticated to the direction of development, which its work environment put forward specific requirements, how can effectively simulate the actual work environment of electronic products has become an Important research topic in the field.

In this paper, according to the material properties of magnetorheological fluids, a new type of magnetorheological fluid pulse generator is proposed in order to simulate the actual working condition of the electronic products before the factory is simulated. Combined with the working principle of the pulse generator. The device is made up of a magnetorheological fluid damping system and a conventional spring damping system in series. The damping force of the magnetorheological fluid can be applied to the pulse generator according to the advantage of the magnetic field size to solve the traditional spring , rubber, hydraulic damper simulation of the real environment out of the impact of the deviation of the problem.

In this paper, the mechanism model of pulse generator is established by using Bingham viscoplastic model. The three-dimensional model is established and the mechanical properties are analyzed. The dynamic equation is obtained by matlab. The mechanical properties of the structure are obtained. The results show that the pulse generator with magnetorheological fluid can transform the received shock signal into the unit pulse signal we need through human regulation.

Key words: Magnetorheological fluid; Pulse generator; Extrusion model; Shear model

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

第2章 磁流变液脉冲发生器设计 4

2.1磁流变液阻尼器的工作原理 4

2.1.1剪切式 4

2.1.2阀式 5

2.1.3剪切阀式 5

2.1.4挤压流动式 5

2.2脉冲发生器结构设计 6

2.3磁流变液脉冲发生器结构及工作原理 7

2.4本章小结 8

第3章 磁流变液力学特性的计算 10

3.1磁流变液剪切力的计算 10

3.1.1剪切式 11

3.1.2阀式 11

3.1.3剪切阀式 13

3.2磁流变液挤压力的计算 13

3.2.1挤压模式下流体的惯性力 14

3.2.2牛顿流体的挤压力 15

3.2.3基于磁流变液特性的挤压力 16

3.3本章小结 18

第4章 磁流变液脉冲发生器的动力学建模 19

4.1动力学方程组的建立 19

4.2运用matlab求解方程组 20

4.3本章小结 23

第5章 可行性分析及总结与展望 24

5.1环境性分析 24

5.2经济性分析 24

5.3总结 25

5.4展望 25

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

现今信息时代的高速发展，人们日常生活中的电子产品也越来越多了，随着信息化的普及，这些电子产品也越来越精致，这就意味着他们对于环境的要求比较高，因此一般电子产品在出厂的时候都要求做各种测试。电子设备在实际工作环境中收到的机械力有各种形式，如振动、冲击、离心力、机构运动所产生的摩擦力等，其中对电子设备危害最大的是振动和冲击。由于半正弦波形容易实现，而且还能模拟大部分冲击环境的载荷谱，所以目前对试件测试的冲击试验载荷大部分采用正弦波形，尽管正弦波形能够满足大部分抗震测试的要求，但是对于真实环境的冲击谱偏差较大，因此研究一种新型的能够根据现场冲击环境快速调节波形形状的脉冲发生装置，对提高冲击试验的真实性、可靠性以及可信度等具有实际的工程运用价值。

目前关于脉冲发生器的机理及装置的研究已取得了非常优异的成果。最常规的方法是采用弹簧阻尼系统或者是橡胶阻尼系统，其中橡胶空气弹簧与金属弹簧的冲击特性之中，响应的曲线大致为正弦波形，不能够准确的模拟出真实环境的冲击谱^[1-2]。其次用的比较多的是液压伺服系统控制液压执行元件运动实现其运动加速度的控制；但由于液压系统（尤其是大流量的液压系统）响应速度一般是100ms以上，而且对于阻尼器阻尼系数不变的情况，常规PID控制器有很好的控制效果^[3]；而当阻尼器阻尼系数在某个范围内变化时，其控制效果不是很理想，甚至有可能使系统不稳定。然而磁流变流体制成的阻尼耗能减震装置具有结构简单、阻尼力连续可调、响应快（毫秒级）的优势^[4]。因此磁流变液阻尼器对实现电子设备抗冲击防震有着实际运用的意义。

1.2国内外研究现状

磁流变液该领域是在二十一世纪初的时候引起大家关注并积极进行研究工作的。随着对磁流变液阻尼器的进一步探究，国内磁流变阻尼器建模方面的研究也比较多。对于磁流变液阻尼器的设计方案之中，邸龙^[5]在了解和掌握用于分析磁流变阻尼器力学特性的几种力学模型的基础上，提出了一个新的，形式较为简单且能较为准确地反映阻尼器力学特性的Sigmoid模型。郭迎庆等^[6]对3种采用不同隶属函数和模糊规则的模糊控制器进行了比较分析，即分别比较分析了采用相同模糊规则和不同隶属函数时隶属函数设计对动力反应的影响，及采用相同隶属函数和不同模糊规则时模糊规则设计对动力反应的影响。