《土木工程中MRE智慧型聲子晶體的低頻帶隙隔震機理研究》是依託江蘇大學，由於國軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：土木工程中MRE智慧型聲子晶體的低頻帶隙隔震機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：於國軍
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土木工程中傳統基礎隔震依賴橡膠低剛度和阻尼特性得以實現，並不適應惡劣的振動控制環境。聲子晶體因其獨特的帶隙特性而受振動控制行業的高度關注。國內外對於將磁流變彈性體引入土木基礎隔震並利用聲子晶體機理實現低頻帶隙隔震的系統研究尚不充分。本項目擬基於MRE材料對土木工程中智慧型聲子晶體低頻帶隙隔震機理進行研究。項目的主要研究內容包括：(1) 基於高性能MRE材料的聲子晶體低頻帶隙特性研究；(2) 外加磁場對MRE聲子晶體帶隙的智慧型調控研究；(3) MRE智慧型聲子晶體低頻帶隙隔震性能的數值模擬及試驗研究。通過這些研究，建立低頻帶隙且頻寬較寬的二維聲子晶體理論構架模型，揭示聲子晶體中組分材料的物理參數對低頻帶隙的影響規律。研究外加磁場對聲子晶體低頻帶隙的智慧型調控，研製具備低頻帶隙可調特性的智慧型聲子晶體帶隙隔震器。項目研究對推動土木工程智慧型聲子晶體低頻帶隙隔震理論體系的發展具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
土木工程中傳統基礎隔震依賴橡膠低剛度和阻尼特性得以實現，並不適應惡劣的振動控制環境。聲子晶體因其獨特的帶隙特性而受振動控制行業的高度關注。本項目的主要研究內容包括：(1) 基於高性能MRE材料的聲子晶體低頻帶隙特性研究；(2) 外加磁場對MRE聲子晶體帶隙的智慧型調控研究；(3) MRE智慧型隔震器研發及性能的數值模擬與試驗研究。重要結果如下：(1)通過向聚醚型聚氨酯橡膠中均勻分散羰基鐵粉，並採用硫磺硫化體系和過氧化物硫化體系，利用開煉機混煉工藝及熱磁耦合固化系統，研製出高磁致效應，低損耗因子的剛度和阻尼均可控的高性能MRE，其最大絕對模量變化5MPa，磁流變效應可達440%；(2)研製出一種新型的類液態聚合物膠質基體的高剪下屈服強度的MRG，其最大剪下屈服強度達到92.1kPa，磁流變效應可達2429%-18597%；(3)對聚醚型聚氨酯橡膠基硫磺硫化體系MRE聲子晶體，外加磁場引起基體磁流變彈性體剪下模量的改變，從而能夠利用外加磁場調控聲子晶體的帶隙位置及寬度；帶隙小於1Hz，可調頻寬0-0.15Hz；(4)建立了以圓柱形鉛散射體按正方晶格排列的MRE二維聲子晶體模型，採用典型的平面波展開法和有限元法研究其能帶結構和透射特性，揭示聲子晶體中組分材料的物理參數和磁場對帶隙的影響規律；(5)研製了“擠壓型MRE智慧型隔震器”和“周期布置剪下型MRE智慧型隔震器”兩種隔震器，前者低頻出力達42.9噸，高頻出力達1.06噸，後者低頻出力達19.8噸，高頻出力達1.20噸。通過這些研究，建立二維聲子晶體理論構架模型，揭示了聲子晶體中組分材料的物理參數對帶隙的影響規律。MRE智慧型隔震裝置的結構、磁路、散熱的關鍵技術研究，以及力學特性試驗，可為智慧型隔震減振裝置確定合理的製備工藝參數範圍，正確設計、製造提供經驗和技術參考。項目研究對推動土木工程智慧型隔震理論體系的發展具有重要的科學意義和套用價值。
