Page 249 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 2 期 吕 杨，等：高竖向承载力 MRE 隔振支座力学性能试验研究 565

力不足。如图 8（b）所示，设置竖向连杆后，竖向连杆 到最大；当速度最大时，支座的位移为零、剪切力最
可以有效分担竖向荷载，使支座的力学性能稳定。 小。由图 10（a）支座力-位移关系曲线还可以看出，
该设计有效防止了在高竖向荷载作用下支座的压屈 支座的剪切刚度可随电流变化调节，支座具有较强
现象，增加了 MRE 层有效厚度范围。 的能量耗散能力。

G=100 kg G=50 kg G=0 15

60 10
45 5
30 0
15
力 / N −15 0 力 / N −10 −2 A
−5
−1 A
0 A
−30 −15 1 A
2 A
−45 −20
−60 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0
−4 −2 0 2 4 位移 / mm
位移 / mm (a) 力-位移
(a) 无连杆 (a) Force-displacement
(a) Without vertical connecting rods
15
60 10 −2 A
−1 A
40 5 0 A
1 A
20 0 2 A
力 / N 0 力 / N −5
−20 −10
−40 −15
−60 −20 −30 −20 −10 0 10 20 30
−4 −2 0 2 4 −1
位移 / mm 速度 / (mm·s )
(b) 力-速度
(b) 有连杆
(b) With vertical connecting rods (b) Force-speed

图 10 振幅 1 mm 频率 4 Hz 正弦激励下支座动态测试结果
图 8 振幅 4 mm 频率 4 Hz 正弦激励下支座力-位移关系
Fig. 10 Dynamic test results of the isolation under sine wave
Fig. 8 Force-displacement of the isolator under sine wave with
with Δ m =1 mm and f=4 Hz
Δ m =4 mm and f=4 Hz

2.4 振 幅
MRE 如图 11 所示为竖向荷载为 100 kg，加载频率为
钢板 4 Hz，施加电流为 0、±1 和±2 A，振幅分别为 1、2 和

4 mm 时支座的力学性能。可以看出，在相同的加载
频率和电流下，支座的剪切刚度随加载幅值的增加
(a) 无连杆 (b) 有连杆 橡胶层出现应变硬
(a) Without vertical (b) With vertical 而减小，随剪切应变增大，MRE
connecting rods connecting rods 化现象。当激振频率为 4 Hz 时，应变硬化效应在低

图 9 MRE 受压示意图 磁场情况下不明显，随输入电流从 2 A 变化到−2 A
Fig. 9 Schematic diagram of MRE under compression 时，支座应变硬化效应加强。支座在小振幅激励下

几乎无应变硬化效应，随振幅增大，支座逐渐产生应
2.3 电流强度 变硬化效应，当振幅为 4 mm 时，支座应变硬化效应

如图 10 所 示 为 MRE 基 础 隔 振 支 座 在 振 幅 为 随磁场增强而增大。原因是 MRE 发生剪切变形时，
1 mm、 频 率 为 4 Hz 的 正 弦 激 励 下 ， 竖 向 荷 载 为 羰基铁粉颗粒被橡胶基体限制，强磁场下，羰基铁粉
100 kg，电流为 0、±1 和±2 A 时支座力学性能的测试 颗粒同时受到强磁场力作用，此时羰基铁粉链式结
结果。由图 10（a）支座力-位移关系可知，当输入电 构延伸性变差，产生应变硬化效应。

流为负时，电磁场与永磁铁产生的初始磁场方向一 3 支 座 力 学 性 能 分 析
致，混合磁场增加，支座的剪切力和剪切刚度随电流

的增加而线性增加；当输入电流为正时，电磁场与永
3.1 剪切力
磁铁产生的初始磁场相互抵消，支座的剪切力和剪
切刚度随电流增加减小。图 10（b）为支座力-速度关 如图 12 所示为在振幅为 2 和 4 mm、频率为 2 和
系曲线，当支座速度为零时，支座的位移和剪切力达 4 Hz 的正弦波激励下，不同电流时的 MRE 支座剪切