Page 248 - 《振动工程学报》2026年第2期

564 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

8 个，共增加 400 kg 的竖向承载能力。滑槽与万向铰 示。在−2 A 电流作用下（图 6（a）），MRE 处磁感应强
之间为钢-钢接触，万向铰摩擦系数为 0.005，滑槽表 度接近其最大磁感应强度 0.8 T [22] ，此时 MRE 接近磁
面粗糙度为 3.2 µm，摩擦系数为 0.05，产生的摩擦力 饱和状态；在不施加电流时（图 6（b）），为节省能耗加
可以忽略不计，实现了在提高 MRE 支座竖向承载力 入永磁铁，此时磁感应强度为最大设计值的一半，即
的同时不降低其水平刚度可调性。 0.4 T；而在施加 2 A 正电流时（图 6（c）），电磁场与永
MRE 支座的示意图和实物图如图 4 和 5 所示。 磁场相互抵消，磁场接近 0。结果表明，磁路设计能
MRE 片-钢板叠层结构是支座的核心部件，采用外置 够有效调节磁感应强度，符合设计要求。
环绕式励磁线圈，线圈内径为 84 mm，外径为 120 mm，
磁通量 / T 磁通量 / T 磁通量 / T
1.35 1.35 1.35
支座的最大变形量为 12 mm。线圈线径为 0.64 mm， 1.26 1.26 1.26
1.17
1.17
1.17
1.08 1.08 1.08
0.99 0.99 0.99
总匝数为 2000 匝。叠层结构由 26 层 1 mm 厚的 MRE 0.90 0.90 0.90
0.81
0.81
0.81
0.72 0.72 0.72
0.63 0.63 0.63
片和 25 层 1 mm 厚的钢板交替排列粘接而成。 0.54 0.54 0.54
0.45
0.45
0.45
0.36 0.36 0.36
0.27 0.27 0.27
0.18
0.18
0.18
上底板 0.09 0.09 0.09
0
0
0
(a) −2 A (b) 0 A (c) 2 A
万向球铰 MRE-钢板
叠层结构
永磁铁 竖向杆 图 6 不同电流作用下的磁通密度云图
线圈 薄壁钢筒 Fig. 6 Magnetic flux density under different currents
下底板
(a) 支座剖面图
(a) Sectional view
2 支 座 力 学 性 能 试 验
螺栓孔
光滑滑槽

2.1 试验布置
如图 7 所 示 ， 支 座 通 过 下 底 板 与 振 动 台 连 接 。
(b) 上底板图
(b) Upper plate S 型拉压力传感器与上底板连接并固定于刚性支架

图 4 MRE 支座结构示意图 上， 用 于 测 量 支 座 产 生 的 剪 切 力 。 通 过 振 动 台 施
Fig. 4 Schematic diagram of the MRE isolator 加正弦激励，使用线性位移传感器（YDH-100）测量

支 座 水 平 位 移， 直 流 电 源 （ KXN-1005D） 提 供 电 流 ，
DH3816N 数据采集系统记录测试数据。

(a) 万向铰 (b) MRE-钢板
(a) Universal ball hinge (b) MRE-steel

图 7 试验布置
Fig. 7 Set-up of the test

(c) 装配图 (d) 实物图 开展不同电流、幅值、频率下支座力学性能试
(c) Assembling diagram (d) Isolator
验，其中，输入电流有 共 个等级；正弦
0、±1 和±2 A 5
图 5 MRE 支座
波幅值为 1、2 和 4 mm，频率为 0.1、1、2 和 4 Hz。数
Fig. 5 Photos of the MRE isolator
据 采 样 频 率为 200 Hz， 各 工 况 下 正 弦 激 励 不 少 于
10 个周期，以确保测试结果的准确性和一致性。
1.3 磁路设计与仿真分析
2.2 竖向荷载
为 验 证 装 置 结 构 与 磁 路 设 计 的 合 理 性， 利 用
Maxwell 3D 软件对 MRE 支座在不同电流作用下的 在支座的上底板上分别布置 0、50 和 100 kg 的
静态磁场分布进行有限元分析，选用饱和磁感应强 附加质量，研究不同竖向荷载对支座力学性能的影
度 高 且 机 械 加 工 性 能 好的 10F 钢 作 为 支 座 加 工 原 响，试验结果如图 8 所示。如图 8（a）所示，没有竖向
料。在分析中，假定永磁体（N35 铷铁硼磁铁）在第 连杆时，竖向荷载对支座力学性能影响显著，随着竖
二象限的 B-H 曲线为线性，其剩磁 B=1.2 T，在不考 向荷载的增加，应变硬化效应明显 [23-24] 。图 9 阐明了
虑边缘效应的情况下矫顽力 H c =955 A/m。对支座分 相关原理：过大的竖向荷载会压缩 MRE 橡胶层，削

别 施 加−2、 0 和 2 A 电 流 ， 磁 通 密 度 云 图 如 图 6 所 弱其横向变形能力，但过厚的 MRE 橡胶层竖向承载