关于生活中的力学论文【三篇】

力学是研究物质的机械运动规律的科学。自然物质有许多层次，从宇宙系统、宏观天体和常规物体、微观粒子、纤维和晶体，到微观分子、原子和基本粒子。 以下是为大家整理的关于生活中的力学论文的文章3篇 ,欢迎品鉴！

第1篇: 生活中的力学论文

　　[摘  要]力学实验是每年高考的必考点，也是学生得分率比较低的一个地方，而考纲规定要考的力学实验有七个之多，为了有效提升力学实验的复习效率，第三轮复习时，可以将整个力学实验串起来讲。可从实验原理、实验器材的使用、实验数据处理、近年全国高考力学实验的考查情况以及实验误差分析五个方面对力学实验做一个系统的归纳。

　　[关键词]力学实验;实验原理;数据处理

　　[中图分类号]  G633.7    [文献标识码]  A    [文章编号]  1674-6058（20_）08-0042-02

　　每年高考一个力学实验、一个电学实验是必然会出现的，但从历年高考情况来看实验是大多数考生的一个痛点。高考实验题往往来源于教材而又高于教材，因此，理解教材中的实验原理，并运用实验原理分析解决实验问题是提高高考得分率的关键。细细数来，高考考纲中规定的力学实验有7个，分别是：实验一、研究匀变速直线运动;实验二、探究弹力和弹簧伸长的关系;实验三、验证力的平行四边形定则;实验四、验证牛顿运动定律;实验五、探究动能定律;实验六、验证机械能守恒定律;实验七、验证动量守恒定律。在复习力学实验的时候，教师应帮助学生理顺各实验之间的联系，以提高学生解答力学实验题的能力。接下来从以下五个方面来谈谈高三后期力学实验复习。

　　一、力学实验原理

　　纵观考纲要求的七个力学实验，各个实验的原理均有不同，但细细梳理发现这些实验可以归纳为运动类和形变类。下面就这两类实验谈谈实验原理的共同之处。

　　1.运动类

　　运动类的实验有“研究匀变速直线运动”“验证牛顿运动定律”“探究动能定律”“验证机械能守恒定律”“验证动量守恒定律”。运动类实验占考纲规定实验的5/7。这些实验的基本原理、实验目的各有不同，但是不难发现这些实验需要测量的物理量都是与运动相关的长度、速度和加速度，因此，这类实验的过程有着很大的相似之处。实验中基本原理以及需要注意的问题也非常相似，如驗证牛顿第二定律和探究动能定律都有可能涉及通过适当垫高木板的一端来平衡摩擦，使拉力等于小车（物块）所受的合力;为了使拉力等于悬挂物的重力;一是要使绳与木板平行，二是保证小车（物块）的质量远大于悬挂物的质量，且都可以采用在小车（物块）侧添加力传感器来回避这种方式带来的系统误差。又如，验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律都涉及量的守恒，它们要测量的量也很相近，还都可以采用平抛等方式把速度转换成水平位移等其他量来实现。

　　2.形变类

　　形变类实验有“探究弹力和弹簧伸长的关系”“验证力的平行四边形定则”。其中第一个实验直接探究弹簧弹力与形变量的关系，原理较简单。第二个实验变化的方式很多，但原理基本相同，常通过一个力作用在物体（橡皮筋）上产生的效果和两个力一起作用在物体（橡皮筋）上所产生的作用效果相同，利用图示法，根据平行四边形定则作出两个力作用时的合力，再将其与一个力作用时的力图示重合度进行比较，从而验证平行四边形定则。

　　二、实验器材及使用

　　根据力学实验原理中需要测量的物理量，其常用的物理实验器材有以下几类：

　　1.长度测量类。常用测量工具有刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器。长度的测量只需掌握这三种工具的使用方法即可。游标卡尺、螺旋测微器考题出现的频率较高。

　　2.力测量类。仅涉及弹簧秤或力的传感器的使用，弹簧秤的读数应注意估读，力的传感器可直接读数。

　　3.速度测量类。涉及的工具或方法较多，变化也多，是高考命题热点。测速度的器材和方法有：

　　（1）打点计时器法、频闪照相法是测量物体运动速度的两种常用方法，利用其中一套装置便可以完成研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定律、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律五个实验中的速度测量。一套装置能够完成五个实验的速度测量，因此，打点计时器法或频闪照相法成了高考命题者关注的一个知识点。在教学中，教师要让学生理解这两种装置的工作原理及操作使用的注意事项。如，在利用打点计时器的实验中常涉及的先通电再释放纸带，无论哪一个实验都是如此。

　　（2）光电门测速是利用挡光片的宽度除以挡光时间测速度，即[v=dΔt]。

　　（3）利用平抛运动或功能关系实现位移或高度与速度的转化，如验证动量守恒定律时，就常将平抛运动的速度转化为平抛运动的水平位移来处理。

　　4.时间测量类。测量时间最常见的工具是秒表，但从历年的考题来看很少考，有时需通过光电计时器或自由落体来测量时间。

　　三、实验数据的处理

　　力学实验数据处理常用的方法有计算法、图像法、作图法，其中作图法仅出现在验证力的平行四边形定则，图像法常用于探究弹簧弹力与形变量的关系、探究物体的加速度与力和质量的关系（牛顿运动定律）以及探究力做功与动能的关系（动能定理）三个实验，在用图像法处理问题时，一是要会描点作图;二是要会利用图像获取信息解决相应问题。相较而言，计算法的使用最为频繁，如打点计时器打出的纸带上数据的处理。

　　考题中出现的纸带上点间距的表述方式有两种，两种方式的处理方法理论上是一致的，但形式上有一定的区别。在处理纸带上的数据时应注意以下几个问题。

　　1.点间距为相邻的两点间的距离

　　如上图，通过纸带给定的数据，求第四点的速度和物体的加速度。

　　2.一点到相邻各点的距离

　　例如，通过纸带给定数据，求D点的速度和物体的加速度。

　　3.计时点与计数点的区别

　　在数据处理过程中还应提醒学生注意计时点与计数点的区别，两个计数点间隔的计时即为T的取值，以及点间距的单位。 频闪照相法数据的处理方式与纸带上数据的处理方式类似，学生只要能够掌握速度和加速度纸带类问题的处理方法，频闪照相问题也能轻松解决。

　　四、近年全国高考力学实验的考查情况

　　高考实验来源于考纲规定的实验，但不局限于这些实验，它的创新主要体现在：实验器材的等效与替代，实验结论的拓展与延伸，试题情景的设计与创新，实验数据的拓展及应用等方面。现将近五年高考全国卷力学实验题考查情况简单归纳如下：

　　从上表可以发现高考力学实验考查的不仅是考纲规定的七个原实验，更多的是考查原实验的原理及相关实验设备器材的运用，也就是说，考查的知识点、实验技能和方向变化不大，但考查内容呈现的方式会有所不同。打点计时器所打出的纸带上的数据处理、弹簧类问题出现的频率很高，且实验题基本上都是在原实验的基础上有一定的创新，有的学生在考试过程中一看到是陌生的创新实验就怯场，因此，得分率很低。其实只要掌握了基本的实验方法、实验原理，创新型实验并不可怕，这就要求教师在教学过程中，要培养学生的实验能力和学科素养。

　　五、实验误差分析

　　实验误差分为偶然误差和系统误差，偶然误差的处理方法相对单一，可用多次測量取平均值或作图法来减小;系统误差及成因分析是高考常见的命题点，在力学实验中常见的有：

　　1.把重物重力当成拉力类的问题，在设计该问题的实验中，实际上忽略了重物自身获得的加速度的影响，实际拉力都小于重物的重力。

　　2.验证机械能守恒定律实验中，由于空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力等因素的影响，动能的增加小于减小的重力势能。

　　3.光电门测量的速度比真实值偏小，利用光电门测量速度实际是把平均速度当成了瞬时速度，也可以说把中间时刻的速度当成中间位置的速度，因此测量值比真实值偏小。

　　当然，类似的系统误差还有很多，教师在教学时应引导学生关注这类问题，授学生以渔，这样，学生自然就能找到系统误差的成因，找到减少或消除系统误差的办法。

　　综合以上所谈各点，回顾20_年全国卷的力学实验题（题目略），发现这些实验题都属于创新实验，在Ⅰ卷中创新性地采用游标卡尺来测量长度，但原理却仍属于考纲中列举的探究弹簧弹力与形变量的实验，巧妙地将长度的测量工具游标卡尺的读数融入其中，该题的难度系数不大。Ⅱ卷中把力学实验作为大实验进行考查，属于理论创新型实验，考查了弹簧秤的读数、图像法处理数据、函数与图像的结合等问题，对学生的实验能力要求较高，难度系数相对较大。Ⅲ卷考查的是自由落体测定反应时间，不在考纲规定的几个实验之列，但是实验原理比较简单，容易应对，第三问属于开放式提问，要求学生对该实验误差产生原因有充分的认识，能提出具体的减小误差的方案。由此可见，高考对学生的能力要求是比较高的，因此培养学生的实验能力就显得格外的重要。

　　[  参  考  文  献  ]

　　教育部考试中心.20_年普通高等学校招生全国统一考试大纲（物理）[M].北京：高等教育出版社，20_.

第2篇: 生活中的力学论文

　　摘要：作为自然学科，物理与实际生活的联系十分紧密。物理教师在高中力学知识教学中采取生活化教学方式，可以激发学生的学习兴趣，使其更容易理解力学知识。教师应该从引入实际生活情境辅助教学、培养学生的问题意识、开展力学方面的生活化实验三方面入手，开展生活化教学。

　　关键词：高中物理;力学知识;生活化教学;生活情境;问题意识;实验

　　中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1008-3561（20_）08-0025-01

　　新课改提倡将实际生活与课堂教学进行联系，在实际教学中添加生活元素，让教学内容更加灵活化、丰富化，为课堂教学注入更多活力。作为自然学科，物理与实际生活的联系十分紧密。然而，受传统教学模式的束缚，一些物理教师在授课过程中偏重于单调、枯燥地传授理论知识，经常忽略物理理论知识与现实生活之间的具体联系，这导致具有较强实践性的物理科目变成了死记硬背形式的科目。力学知识属于物理学科的基础和核心内容，教师在高中力学知识教学中采取生活化教学方式，能够极大激发学生的学习兴趣，使其更容易理解力学知识。本文对高中力学的生活化课堂教学进行探究，以期为实际教学提供参考。

　　一、引入实际生活情境辅助教学

　　力学知识和实际生活存在密切的联系，力学知识在生活各领域中都有广泛的应用。然而，力学知识较为抽象，学生理解起来存在一定困难。所以，物理教师需要借助一些直观事物讲授力学知识。教师可以引入一些生活情境，把力学知识融入其中，让复杂化及抽象化的力学知识变得生活化、具体化。这样，不仅能够激发学生的学习兴趣，还能促进學生对力学知识的理解。

　　例如，讲授“万有引力”时，教师可以对牛顿发现万有引力的过程加以讲述，这样能够引起学生的探究兴趣。之后，教师可以举出生活中的一些常见实例，如一块大石头，人工搬运需要耗费很大力气，但用铁锹却可以轻松地将其撬起来。又如，人们上楼梯时会感觉比下楼梯累。然后，教师提出问题：为什么会产生上述现象？生活中还有其他现象与其类似吗？上述现象都是学生在生活中经常遇到的，所以当教师引入这些生活情境并提出问题时，会引起学生的共鸣，促使学生进行深入的思考。对于这些问题，教师要鼓励学生踊跃回答，营造活跃的课堂气氛，促进学生积极思考和讨论。教师在物理课堂引入一些生活情境，能够让力学知识变得更加简单、生动，能够引导学生对力学知识进行更深入的学习，进而加深学生对力学知识的理解。

　　二、增强师生互动，培养学生的问题意识

　　在高中力学知识教学中，教师应注重培养学生的问题意识，引导学生对在实际生活中遇到的问题加以分析，培养学生发现问题及解决问题的能力。例如，讲授“力的分解”时，教师可以列举生活中的常见实例：为何水往低处流，而不往高处流？游乐场中过山车的盘旋轨道是按照什么设计的？再如，讲授“自由落体运动”时，教师可以让高中生用一块橡皮和一张纸进行实验，将这两个物体置于相同高度，之后同时放手，看哪个物体下落速度快。这样一来，可以让学生切实感受自由落体运动。然后，教师可以提出一些与自由落体运动有关的问题让学生思考，进而达到培养学生问题意识的效果。

　　除此之外，教师还需要在课堂上增强与高中生的互动，以提升生活化课堂教学的实效性。例如，讲授“机械运动”时，教师可以提出以下问题：机械运动包含哪些形式？请结合现有生活经验进行思考并回答。在学生回答完这一问题后，教师再列举出机械运动的具体形式，并且运用多媒体进行辅助讲解，让学生对生活中机械运动的具体应用进行感知，促进其对机械运动的形式的理解。

　　三、开展力学方面的生活化实验

　　作为高中物理教学的一个重要组成部分，物理实验可以提升学生对知识的整体理解能力以及认知能力。物理实验除了可以把抽象知识变得具象化之外，还可以锻炼高中生的观察能力及动手能力，培养学生的逻辑思维。例如，讲授“磁场和电场”时，教师可以讲授安培、奥斯特和电磁现象的故事，以此调动学生的物理学习兴趣。然后，教师提出问题：怎样对通电导线的磁感线的方向加以判断？请通过实验解答问题。在实验过程中，不少学生会发现外界因素能对磁场方向造成影响，此时教师可就这个现象对知识进行延伸，进而提升教学实效。除此之外，为巩固课堂教学，教师可以布置相应的课后作业。这既可以加深学生对知识的理解，还可以促使学生在生活中对力学知识加以运用。如教师可以让高中生在课后自行制作弹簧秤，以加深对胡克定律的理解，还可以让高中生查找相关资料，对汽车车速和刹车距离的数据进行收集，找出它们之间的关系，并通过动能定理加以分析。

　　四、结束语

　　针对力学知识实施生活化教学，是一种新型的教学方法，能够促进高中生对力学知识的理解，提高学生的学习效率。在高中物理课堂上，教师可以引入实际生活情境辅助教学，增强师生互动，培养学生的问题意识，开展力学方面的生活化实验，让高中生在熟悉的情境中进行学习和探究，进而提高学习效率。

　　参考文献：

　　[1]谢蕴.物理力学生活化教学质量研究[J].佳木斯职业学院学报，20_（07）.

　　[2]管灵国.浅析高中物理力学核心概念生活化教学的实施策略[J].中学课程资源，20_（03）.

　　[3]危璨.如何做好高中物理力学的生活化教学[J].中学物理教学参考，20_（10）.

　　[4]王怡秋.高中物理力学教学生活化的研究和实践[D].苏州大学，20_.

第3篇: 生活中的力学论文

　　摘要：为研究磁流变阻尼器（MRD）在拟静态作用下的力学性能，制作了一个四线圈剪切阀式MRD，在不同电流和不同位移幅值下采用三角位移加载制度对MRD进行了拟静态试验，研究了MRD的力学性能随电流和位移幅值的变化规律，分析了阻尼力波动现象产生的原因;根据试验结果提出了一种拟静态作用下修正的力学模型，对模型参数进行了识别，对力学模型进行了验证。结果表明：所用阻尼器在拟静态试验过程中阻尼力波动现象显著，无电流时阻尼力随着位移幅值增加而略微减小，有电流时阻尼力随着位移幅值增加而稍微增大;阻尼力随电流的增大明显增大，当电流超过1.5A时，MRD达到磁饱和状态，阻尼力增幅明显降低;提出的力学模型能够较好地描述拟静力下阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性。

　　关键词：磁流变阻尼器;拟静态试验;力学模型;参数识别

　　中图分类号：TU352.11文献标志码：A文章编号：20966717（20_）03004608

　　Abstract：InordertostudythemechanicalpropertiesofMagnetorheologicalDamper（MRD）underquasistaticaction，afourcoilshearvalveMRDwasfabricated.AquasistatictestwascarriedontheMRDbyusingthetriangulardisplacementloadingsystemunderdifferentcurrentsanddisplacements.Inthetest，thevariationofthemechanicalpropertiesofMRDwiththechangesofcurrentanddisplacementwasstudied，andthecausesofthedampingforcefluctuationphenomenonwereanalyzed.Basedonthetestresults，amodifiedmechanicalmodelunderquasistaticloadingwasproposed，theparametersofthemodelwereidentified，andthemechanicalmodelwasverified.TheresultsshowthatthedampingforceofMRDfluctuatesremarkablyduringthequasistatictestprocess.Thedampingforcedecreasesslightlywiththeincreaseofdisplacementamplitudewhenthereisnocurrent，andincreasesslightlywiththeincreaseofdisplacementamplitudewhenthereiscurrent.Thedampingforceincreasesobviouslywiththeincreaseofcurrent，andwhenthecurrentexceeds1.5A，MRDreachesmagneticsaturationandtheincreaseofdampingforcedecreasesobviously.Themechanicalmodelproposedinthispapercanwelldescribethevariationofdampingforcewiththechangeofcurrentanddisplacementunderquasistaticforce.

　　Keywords：magnetorheologicaldamper;quasistatictest;mechanicalmodel;parameteridentification

　　磁流變阻尼器（Magnetorheologicaldamper，MRD）是一种可调节阻尼的减振控制装置，具有结构简单、出力大、阻尼力连续可调且控制效果好的优点，在土木工程减振防灾方面展现出了良好的应用前景，已成为目前结构振动控制的重要装置[17]。近年来，学者们对MRD做了大量研究，梅真等[8]对MRD进行了动力学试验，建立了双曲正切滞回模型和BP神经网络正向、逆向力学模型，并对这两种模型进行验证;杜成斌等[9]对MRD在低频下力学性能进行研究，并对非线性滞回双粘性模型进行了修正;张香成等[10]基于米氏方程提出了米氏模型，并通过试验加以验证。

　　对设置MRD的结构（或结构构件）进行拟静力试验是研究其力学性能、耗能性能和二者相互作用机理的经济、可靠手段，然而，关于MRD拟静力性能的研究较少，因此，在研究设置MRD结构（或结构构件）的力学性能之前，应当先对MRD的拟静力性能进行研究。Zekeriya等[11]采用准静态分析的方法研究了MRD中的非牛顿流动，并对MRD进行了计算流体动力学分析;Mohammad等[12]对MRD中的磁流变流体流动进行了准静态分析，说明了磁流变流体惯性产生的影响，但这些研究并未描述MRD的拟静力力学性能。

　　笔者采用位移加载方式，利用三角波加载函数在低速下对自制的MRD进行拟静态加载，得到不同工况下MRD的阻尼力位移曲线。通过对结果进行对比分析，研究MRD在不同位移幅值、不同电流下的力学性能，分析试验中MRD阻尼力波动等现象出现的理论原因。基于试验结果提出一种拟静力作用下修正的MRD阻尼力计算模型，并对力学模型中的参数进行了识别。 1阻尼器拟静态试验

　　1.1阻尼器结构

　　采用四线圈剪切阀式阻尼器，阻尼器多级活塞材料为电工纯铁，其余部分为45号钢，其结构如图1所示。基座连接板利用螺栓将阻尼器与下方基座连接，线圈导线从MRD多级活塞和活塞杆中心的圆柱形孔道引出。阻尼器各部分参数见表1。

　　阻尼器内部填充的磁流变液采用自制方法获得，其组分为羰基铁粉、硫酸钠、液体石蜡、皂土、石墨以及甲基硅油等，其中，羰基铁粉占60%、甲基硅油占28%（质量分数）。磁流变液的相关性能在中国科学技术大学智能材料与振动控制实验室测定，在磁场强度为0.44T时，当剪切速率分别为0.01、0.34/s-1时，磁流变液的剪切应力分别为9456.2、9492.2Pa，二者相差0.38%;当剪切速率为100/s-1时，磁流变液在不同磁场下的剪切应力见表2。

　　1.2试验加载

　　試验通过作动器进行位移控制，作动器的最大出力为100kN，采用拟静态下的三角波对阻尼器进行位移加载;基座连接板和基座中心均开有圆孔，线圈导线穿过圆孔后从基座侧面引出，并与直流电源连接;试验过程中，MRD由稳压直流电源供电，且MRD4个线圈中的电流等级保持一致，电流等级从小到大依次为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.3、2.6A，在每个电流等级下，均采用图2所示的加载制度对MRD进行加载，共进行了7次加载试验，未进行重复性试验，试验装置见图3。

　　2试验结果分析

　　试验通过改变加载电流、阻尼器位移和加载时间，测得阻尼器在不同工况下的试验数据，通过MATLAB软件绘制，得到相关的阻尼力位移曲线。由于图2中MRD试验的最小、最大加载速度分别为0.03、0.33mm/s，与之对应的阻尼间隙处磁流变液的剪切速率在该剪切速率范围内，磁流变液的剪切应力相差极小，因此，在MRD试验结果分析中忽略速率的影响。

　　2.1力学性能随位移幅值的变化规律

　　MRD在电流为0、1.5、2.6A时，不同位移幅值下的试验结果分别如图4、图5和图6所示。

　　从图4可以看出，当MRD通电电流为0A时，在MRD位移幅值较小时，阻尼器所提供的阻尼力值约为0.8kN。随着MRD位移幅值的增加，MRD所提供的阻尼力逐渐降低。当MRD位移幅值为30mm时，MRD所提供的阻尼力值约为0.5kN。此时，MRD在较小位移幅值下阻尼力较大，而在较大位移幅值时阻尼力较小。

　　从图5、图6可以看出，随着MRD通电电流增加，阻尼器所提供的阻尼力也随之增加。在通电的情况下，当位移幅值较小时，MRD的阻尼力也较小;随着MRD位移幅值的增加，阻尼力也会增加。此外，由图5、图6可以看出，阻尼力迅速上升至最大值后，会在一定区间内不断波动。

　　由于MRD试验为静力加载，其速度极慢，速度所产生的粘滞力很微小，可忽略不计;在低电流时，磁流变液本身剪切强度低，剪切力与挤压力也较小。此时，MRD内部摩擦力占主导地位。

　　摩擦力主要由活塞杆与密封圈（MRD采用O型圈密封）间相对滑动提供，摩擦力大小的变化可分为两个阶段：启动阶段活塞杆开始运动，摩擦力逐渐增大，直到达到O型圈启动摩擦力，由于在达到相对滑动前，O型圈会产生预位移，密封圈自身产生变形，所提供摩擦力较最大静摩擦力更大;之后为滑动阶段，此时活塞杆开始稳定运动，O型圈处于滑动状态，预位移得到释放，O型圈与摩擦杆之间的摩擦力趋于稳定，此时为滑动摩擦，摩擦力比最大静摩擦力要小。在MRD位移幅值较小时，阻尼器活塞的运动速度极慢，密封圈与活塞杆之间一直处于静摩擦滑动摩擦静摩擦不断交替的状态[14]，此时的摩擦力以静摩擦为主，摩擦力较大;在MRD位移幅值增加后，阻尼器活塞运动速度变快，密封圈与活塞杆之间稳定处于动摩擦状态，摩擦力较小。因此，在低电流时，摩擦力在阻尼力中处于主导地位，出现了小位移幅值下阻尼力较大而在大位移幅值时阻尼力较小的现象。

　　由式（1）可知，阻尼力部分包括挤压力Fn，而Fn与活塞移动位移成正比[15]。当阻尼器线圈通电流后，磁流变液抗压屈服强度迅速增加，此时，随着活塞移动位移的增加，挤压力也随之增加，进而导致阻尼力随着位移的增加而增加。

　　2.2力学性能随电流的变化规律

　　不同电流下阻尼器的工作状况如图7和图8所示。当电流较小时，MRD所提供的阻尼力也较小;随着电流的增加，阻尼力也在不断增加;电流达到1.5A后，阻尼力增加不再明显，说明MRD已经达到磁饱和状态。

　　2.3阻尼力波动现象成因分析

　　试验采用剪切阀式阻尼器，由式（1）可知，在线圈通上一定电流后，磁流变液剪切力将成为阻尼力的主要部分。

　　由阻尼力的试验曲线可以看出，在MRD活塞杆的运动过程中，阻尼力没有稳定地保持在某一数值上，而是在某一区间内上下波动。

　　这种现象出现的原因是：如图9（a）所示，磁流变液中的磁性粒子在磁场的作用下整齐排列成链[16]，在活塞与缸体产生相对滑动时，阻尼通道中的磁流变液层间也会产生相对滑动，且随着剪切速率增加，颗粒链的倾斜角也随之增加，如图9（b）所示。在外界磁场和剪切作用的共同作用下，颗粒链将不断断裂重组，直至达到动态平衡状态[17]。由于磁流变液并非完全匀质，且拟静力加载下，剪切速率低，加载时间长，磁性粒子间的动态平衡无法保持完全稳定，随着活塞运动，打乱、破坏的磁性粒子链数量也在变化。因此，在磁性粒子链不断被打乱、重组的过程中，阻尼力也在小范围内不断波动。

　　3力学模型及参数识别

　　3.1阻尼器计算模型

　　由于在拟静态加载方式下，阻尼器活塞相对运动速度低，Cu·可忽略不计;MRD的挤压阻尼力Fn与活塞移动位移u成正比。 3.2计算模型参数识别

　　首先确定Ff。在电流为0A时，无外加磁场，磁流变液呈现低粘度的牛顿流体特性，此时，磁流变液剪切力Fτ和挤压力Fn均为0，MRD的阻尼力由摩擦力Ff提供。由此可得出，在各循环时，MRD摩擦力Ff的大小如表3所示。

　　在拟静态加载下，加载速度极低，MRD剪切阻尼力Fτ的大小只与磁流变液剪切屈服强度有关，因此，在相同电流下，MRD剪切阻尼力Fτ不变。

　　将求得的摩擦力及不同工况下试验结果带入式（3）中，通过非线性拟合，可得到不同电流下的系数k，以及不同加载电流下MRD的剪切阻尼力Fτ，如表4、表5所示。

　　由于Fτ是MRD在不同磁感应强度下的屈服应力，与MRD的位移幅值和激励频率无关，只与电流强度有关。Fn是MRD在不同磁感应强度下的挤压应力，只与磁场强度以及活塞与筒壁距离有关，式（2）中，u为活塞移动位移，而磁场强度与电流强度正相关，故k为与电流强度有关的系数。

　　采用非线性最小二乘法，根据式（5）、式（6）对Fτ和k进行非线性拟合，可得式中各参数值分别为：Fτ0=23.03、a=1.464、k0=561.4、b=0.3041。图10、图11分别为参数Fτ和k的试验值和拟合值之间的对比。以图10为例，在电流分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.3、2.6A时，试验测得Fτ分别为0、11.58、18.33、20.24、21.33、22.73、22.39kN，相应电流下的拟合值为0、11.95、17.70、20.47、21.79、22.23、22.51kN，试验值和拟合值非常接近。

　　3.3模型对比验证

　　为了验证模型精度，将得到的模型结果与试验所得滞回曲线进行对比，如图12、图13所示。同时，通过试验数据中实测位移计算各数据点对应的模型值，与实测的阻尼力进行比较计算，取平均值得到了相应电流下试验测得阻尼力与模型计算阻尼力的平均误差，见表6、表7。

　　从图12和图13可以看出，所得力学模型与试验结果较吻合，不仅能很好地描述出MRD在拟静态加载制度下阻尼力随电流的增加而增加的特征，也能够模拟阻尼力在不同电流下随位移幅值变化的特性，即：在无电流时，阻尼力随着位移幅值的增加而减小;在通电流时，阻尼力随着位移幅值的增加而增加。但是，该模型不能描述MRD静态试验时阻尼力随着活塞的运动而产生的上下波动情况。

　　从表6和表7可以看出，24组数据中共有21组误差小于等于5%;误差较大的3组数据：电流0A时，位移幅值2mm，电流2.0A时，位移幅值6、8mm，均为较小位移幅值时的工况。由于MRD在制作时无法保证磁流变液完全填满缸筒内部，会在磁流变液中存在气泡，这种情况在位移幅值较小时会导致模型误差相对较大。而在位移幅值较大的工况中，这一模型误差所造成的影响将会降低，因此，试验数据与力学模型间的误差也更小。

　　4结论

　　1）拟静态试验下，无电流時，小位移值下阻尼力较大，而在大位移时阻尼力较小;有电流时，小位移值下阻尼力较小，而在大位移时阻尼力较大。

　　2）MRD所提供的阻尼力随着电流的增加而增加;当电流达到1.5A以后，阻尼力增加不再明显，说明MRD已经达到磁饱和状态。

　　3）在拟静态试验过程中，MRD的阻尼力会产生明显的波动现象。

　　4）利用试验数据对提出的拟静态加载下修正的力学模型进行参数识别，结果表明，提出的力学模型能够较好地描述拟静力下MRD阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性。

　　由于课题组试验样本不够丰富，力学模型还不能与MRD的基本参数（如表1中的线圈匝数、活塞杆直径等，表2中的剪切应力）进行关联，并且该模型不具备普适性，因此，不能直接预测其他MRD的拟静力力学性能，在以后的研究中需要以此为目标进行改进。参考文献：

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