《面向航天員賦形坐墊的磁流變彈性體複合結構研究》是依託重慶大學，由余淼擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向航天員賦形坐墊的磁流變彈性體複合結構研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：余淼
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
賦形坐墊作為航天飛船中隔振緩衝系統的組成部分，衰減飛船上升時振動和著陸時的衝擊，保護航天員免受損傷。目前使用的賦形坐墊主要由硬塑膠外殼和和軟層泡沫材料組成，材料特性固定，無法根據激勵變化而主動做出回響，也無法兼顧抑制低頻振動和高頻衝擊所需要的不同剛度、阻尼特性。本項目針對航天員賦形坐墊的性能需求和目前磁流變彈性體普遍採用外部磁場控制帶來的問題，提出一種磁流變彈性體、網狀勵磁線圈及氣體胞體組成的複合結構，降低基體平台應力，減小結構質量和體積，提高磁場利用率和剛度阻尼的動態範圍，增強結構能量耗散能力，實現最優的減振和緩衝效果。系統研究複合結構的製備方法和理論模型，設計智慧型控制系統，探討磁場強度、頻率對結構阻尼和剛度特性的影響規律，並深入研究高低溫及射線輻射下，MRE材料及複合結構的環境適應性問題及最佳化措施，為磁流變技術套用於航空航天領域，發展先進緩衝減振系統提供有益的理論探索和技術儲備。
結題摘要
賦形坐墊作為航天飛船中隔振緩衝系統的組成部分，衰減飛船上升時振動和著陸時的衝擊，保護航天員免受損傷。但目前使用的賦形坐墊主要由硬塑膠外殼和軟層泡沫材料組成，材料特性固定，無法根據激勵變化而主動做出回響。本項目針對航天員賦形坐墊的性能需求，利用磁流變彈性體(MRE)作為替代性材料，著重從高性能MRE的研製；MRE複合結構的研製；MRE在不同套用條件下的磁致性能研究；MRE結構的隔振緩衝控制研究。首先設計了MRE的製備裝置，對MRE的製備工藝進行研究，製備了矽橡膠基和新型聚氨酯基MRE。針對粘彈性材料特性及MRE的工作模式，構建了動態力學性能測試系統。通過研究MRE各組分對其磁致性能的影響，可製備出磁流變效應高達1690%的MRE。另外，研製了多孔MRE，結果表明多孔MRE的磁流變效應與阻尼性能都隨著孔隙率的上升而增大。根據MRE套用中存在的問題，設計和製備了一種磁場內激勵的MRE的複合結構，有效改善了漏磁問題。利用所研製的MRE樣品，分別研究和評估在不同應變、法向壓力、時間耐久性、溫度及X-ray輻射等套用條件下MRE磁致性能的變化。率先開展X-ray輻射對MRE磁致性能的影響，為MRE套用於航空航天及相關輻射環境中提供參考。鑒於航空航天套用的需求，設計了基於MRE的磁致效應隔振實驗裝置，可實現在一定的頻率範圍內具有優良的隔振效果，尤其是在共振點處的隔振效果最佳。另外，搭建了基於dSPACE的隔振緩衝器實時控制研究平台，試驗結果表明，雙態控制和仿人控制能有效控制簧載質量加速度的最大峰值，且很好地抑制了系統共振峰。 以上研究要點均已按計畫完成，並取得了明顯的、創造性的研究成果。項目執行期間，發表SCI檢索論文8篇(其中美國JCR1區論文4篇，2區3篇，3區1篇)，EI檢索論文10篇，申請發明專利2項。培養了博士研究生2人，畢業碩士研究生2人。同時獲得了重慶市科學技術獎，中國機械工業科學技術獎，極大提高了本團隊的國際學術影響力。
