胡江林，吴超群

(武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070)

磁流变液阻尼器(magnetorheological damper)作为一种新型智能材料器件，具有出力大、阻尼力可调、响应速度快等优点，被广泛应用于车辆、桥梁、航天等领域的振动控制[1]。输出阻尼力作为磁流变液阻尼器最重要的性能评价指标受磁路结构和材料导磁能力的影响[2]；磁路结构直接影响阻尼通道内的磁场分布，进而影响阻尼器的阻尼力[3]。以剪切阀式磁流变液阻尼器为例，通过Ansoft Maxwell对磁路进行电磁场分析并研究磁路主要结构参数对磁感应强度的影响规律。

1 磁路结构及力学模型

1.1 磁路结构

磁流变液阻尼器的磁路结构主要由磁芯、励磁线圈、活塞杆和活塞外壳组成[4]。当励磁线圈通电时，线圈周围产生磁场，形成完整闭合的磁回路[5]。磁流变液阻尼器有效工作长度为线圈槽两端活塞翼缘的宽度之和[6]。阻尼通道宽度、翼缘宽度、磁芯半径和活塞外壳厚度为磁路的主要结构参数。本文研究的磁流变液阻尼器磁路结构参数如表1所示，线圈总匝数N=210。

表1 初始磁路结构参数表

1.2 力学模型

图1为磁流变液阻尼器属于剪切阀式阻尼器，兼具阀式阻尼器和剪切式阻尼器的优点[7]。

图1 磁流变液阻尼器磁路结构示意图

阀式阻尼器的阻尼力计算公式为：

(1)

式中:η为磁流变液的零场粘度;τ为磁流变液的剪切屈服应力；Ap为活塞有效面积；D为缸体内径；v为活塞杆运动速度；h为阻尼通道宽度；L为活塞翼缘宽度。

剪切式阻尼器的阻尼力计算公式为：