1、電流變液(Electrorheologicalfluid，ERfluid)是一種特殊的，性能較為突出的作動材料。這種材料屬于懸浮型流變液體，在外加電場的作用下，流變體材料的表觀粘度、彈性、塑性等流變性能會發(fā)生顯著的可逆變化；當外加場強超過某臨界值后，電流變體可以在幾個毫秒內從液態(tài)變?yōu)轭惞虘B(tài)，而且材料內部力學性能也得到增強，一般體現為拉、壓以及剪切屈服應力的增大。由于它具有響應速度快，工作能耗低，致動力變化范圍大，埋放工藝和控制方式簡單等

2、優(yōu)點，利用這些材料特點所制成的自適應復合結構則可以直接實現與作動控制器的一體化結合，得到具有良好適應性和控制性能的智能結構。 作為智能材料，雖然電流變材料在工程領域的應用前景十分廣闊，但是其特殊的流變物理特性給理論研究工作增加了困難。目前所采用的流變復合結構分析方法在體現流變材料力學特性和復合結構構成特征等方面仍存在不足，為此，需要尋找一種更為簡便，合理，有效的建模方案，使之提供的流變體復合結構模型能夠較為全面準確地反映出流變材

3、料在復合結構中所體現的力學特性。 本文的研究目的正是探求針對電流變自適應夾層結構理論研究的簡便、合理、有效的實驗建模分析方法，以便改善和提高此類結構分析的精度和真實性;同時，通過實驗考察不同類型的分布式電流變自適應夾層結構的動態(tài)特性變化規(guī)律以及對外激勵響應的控制狀況，總結和分析電流變復合結構動特性與結構內在影響因素及外部工況條件之間的相互關系，為電流變智能材料在工程中的應用提供實踐指導。為此全文圍繞流變材料特性分析和流變性能測試

4、，電流變材料特性參數識別以及分布式電流變材料自適應夾層結構動態(tài)測試和實驗建模分析這幾個方面展開。本文的研究工作得到了國家自然科學基金資助項目(19972054)的資助。這項研究在實驗和理論上都取得一些新的成果，得到的結論對于電流變液夾層結構的設計和分析具有指導意義。 本文主要的研究工作和成果如下：1)對電流變學的發(fā)展現狀，流變效應特征，應用原理及工程應用概況進行了綜述，介紹了電流變材料及其自適應復合結構的理論研究現狀并指出了存在

5、的不足之處。 2)基于能量等效原理分析了幾種常見的流變模型與粘彈性模型之間的等效參量變換，考察了各模型在不同外激勵頻率和激勵幅值作用下的等效材料參數變化，并對各流變模型所體現的材料特性進行了對比。利用電極測試方法和流變儀對自行配制的電流變液材料分別進行了篩選和流變性能測試，得到了零場條件下電流變液的流變特性和粘彈特性參量。測試表明，配制的電流變液在零場情況下為“剪切變稀，，型懸浮液，具有Bingham流體的特性。 3)基

6、于粘彈性阻尼夾層結構的動力學分析方法基礎上對電流變材料夾層梁結構的動力學特性進行了理論和實驗研究。推導和建立了流變體夾層梁結構動力學有限元模型，而后經進一步的實驗、材料參數識別完成了電流變夾層梁結構的實驗建模并進行了數值計算，分析了電流變體夾層梁結構在不同強度的外電場作用時的結構動態(tài)特性變化，揭示了不同封邊材料及外激勵作用對流變體夾層梁結構動力特性的作用和影響。研究表明，電流變液夾層梁的結構剛度和阻尼隨著外加電場的增大而增大，其中以阻尼

7、的增幅尤為明顯；確定的電場作用下，隨著激勵幅值的增大，結構模態(tài)頻率和模態(tài)阻尼下降，而且這種變化趨勢隨著場強的增大而變得更為明顯；封邊材料對于夾層結構動態(tài)特性有明顯影響，不能簡單地忽略，用于密封的材料宜與電流變體的材料特性相近或差異不大，這樣既可以確保流變體夾層結構在電場作用下具有較寬的控制和調節(jié)范圍，同時也有利于流變體復合結構設計目標的控制和實現。 4)利用ABAQUS軟件建立了密封夾層板結構的動力學模型，采用第二章中得到的流變

8、材料和封邊材料模型對夾層板動力學特性進行了數值仿真。計算結果說明該模型能夠較真實地反映電場作用下電流變液夾層板結構動力特性，計算結果與測試結果基本吻合。研究結果表明：借助ABAQUS軟件強大的材料非線性分析平臺，可以方便地將流變材料、封邊材料等結構部件的復雜材料特性進行整合，提高了計算效率和分析精度；電流變夾層板結構動態(tài)特性對激勵幅值變化的敏感度同時受外加場強和結構剛度的影響，場強增大，敏感度上升，剛度愈小，敏感度越大。 5)設