CN103050619B - 主动变刚度振动板复合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动变刚度振动板复合结构，包括磁流变弹性体和设在该磁流变弹性体上表面的压电材料层，所述磁流变弹性体植入有励磁线圈。本发明通过在植入励磁线圈的磁流变弹性体上粘合压电材料层，从而可以通过改变通入励磁线圈中电流改变磁流变弹性体的弹性模量，进而可以改变复合板的共振频率，得到能够实现主动变刚度的集成振动板复合结构；同时该振动板所需能耗较低。
Description
技术领域
本发明属于新型复合材料的制备，尤其涉及主动变刚度压电振动装置。
背景技术
磁流变弹性体是一种新型智能材料，力学性能等随外加磁场可控。磁流变弹性体兼有磁流变材料和弹性体的优点，如响应快、可逆性好、可控能力强等，又克服了磁流变液沉降、稳定性差、需要密封装置等缺点，在减振降噪、智能感应等领域具有广阔的应用前景。但在磁流变弹性体应用过程中需要维持一定磁场的存在，目前一般是通过线圈中持续通入电流来实现，这必然造成功耗较大。
压电材料具有功率密度高、质量轻等优点，目前已用于结构的主动振动激励中。MFC(Macro Fiber Composite)是一种新型压电复合材料，1996年美国航天宇航局（NASA）首次开发出来后最先用在航空航天等军工领域，随着Smart Material公司将其上市，MFC良好的驱动和传感性能吸引了越来越多的企业和研究人员对其进行民用以及商用开发。特别是它具有柔性、低频、大变形等特点，在低频大振幅主动振动板领域具有独特优势。
但由于振动板制作完成后共振频率和振幅随即确定，无法改变振动板的共振频率和振幅，从而限制了其引用领域。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种主动变刚度振动板复合结构。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种主动变刚度振动板复合结构，包括磁流变弹性体和粘贴在该磁流变弹性体表面的压电材料层，所述磁流变弹性体植入有励磁线圈。
作为优选，所述磁流变弹性体中还均匀掺杂有粉末状永磁材料。
作为优选，所述压电材料层的材料为MFC、压电陶瓷或压电薄膜。
作为优选，所述永磁材料为铝镍钴永磁合金。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过在植入励磁线圈的磁流变弹性体上粘合压电材料层，从而可以通过改变通入励磁线圈中电流改变磁流变弹性体的弹性模量，进而可以改变复合板的共振频率，得到能够实现主动变刚度的集成振动板复合结构；同时该振动板所需能耗较低。
附图说明
图1为本发明所述超声操控装置的结构示意图。
其中，磁流变弹性体1、励磁线圈2、压电材料层3、外加磁场4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种植入励磁线圈并具有磁记忆功能的磁流变弹性体，首先将励磁线圈2固定在模具中。在磁流变弹性体1原料中加入粉末状的铝镍钴永磁材料并混合均匀，然后注入模具中，接在在外加磁场4的作用下使磁流变弹性体1缓慢固化，最终将励磁线圈2被固定在磁流变弹性体1内部，并留出励磁线圈2接头。其中历次线圈的形状和体积可以根据应用环境和对象的不同和改变。接着将MFC（Macro Fiber Composite）材料(市场购买)制成的压电材料层3粘合在该磁流变弹性体的表面。本发明中，在普通磁流变弹性体1中掺杂铝镍钴永磁材料粉末，它产生的磁场可由外加的脉冲电流改变，即通过给线圈通入不同的脉冲励磁电流来改变永磁体的磁通密度。外加的脉冲电流可对永磁材料充磁或去磁，电流撤去后该永磁材料仍能提供磁流变弹性体1所需的磁场，从而可以降低磁流变弹性体1工作时所需的能耗。
压电材料通入交变电压可使复合板振动起来，当其频率等于复合板共振频率时板振动最强烈。磁流变弹性体的线圈中通入不同大小的电流可改变磁流变弹性体的弹性模量，从而改变复合板的共振频率。压电材料中的电压频率跟踪此共振频率即可改变复合板的振幅，扩展其应用领域。
Claims (2)
1.一种主动变刚度振动板复合结构，其特征在于：包括磁流变弹性体和粘贴在该磁流变弹性体表面的压电材料层，所述磁流变弹性体植入有励磁线圈；所述磁流变弹性体中还均匀掺杂有粉末状永磁材料；所述永磁材料为铝镍钴永磁合金；所述复合结构通过如下方式制成：首先，将励磁线圈固定在模具中；然后，将均匀混合有铝镍钴永磁材料的磁流变弹性体原料注入模具中；接着在外加磁场的作用下使磁流变弹性体缓慢固化，最终将励磁线圈固定在磁流变弹性体内部，并留出励磁线圈接头；最后在磁流变弹性体的表面粘合压电材料层。
2.根据权利要求1所述主动变刚度振动板复合结构，其特征在于：所述压电材料层的材料为MFC、压电陶瓷或压电薄膜。
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