固體和液體遵循不同的物理定律，例如，固體的行為是線性的，可以用胡克彈性定律來描述，線性流體的流變性則是用牛頓黏度定律描述的。但有些材料并不符合這些常規(guī)的定義，如被稱為智能流體的電流變液和磁流變液。當(dāng)給這類材料施加外部電場(chǎng)或磁場(chǎng)時(shí)，它們的物理狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，即從流體轉(zhuǎn)化為類固體。這種變化是可逆的，變化幅度大且響應(yīng)速度快。磁流變液或電流變液的這種特性使得它們可以應(yīng)用于振動(dòng)控制領(lǐng)域中，并且十分適用于系統(tǒng)狀態(tài)需跟隨外部條件實(shí)時(shí)變化的系統(tǒng)中。
　　磁流變液和電流變液自從20世紀(jì)40年代被發(fā)現(xiàn)以來，就引起了科學(xué)家和研究者們的強(qiáng)烈好奇。直到20世紀(jì)90年代早期，大部分的研究工作還都集中在電流變液上。然而，電流變液存在的電氣故障和安全等問題使其很難適用于實(shí)際應(yīng)用中。當(dāng)相關(guān)技術(shù)問題得到解決后，磁流變液的研究開始迅速發(fā)展。2002年，磁流變液成功地應(yīng)用于乘用車無閥控制底盤系統(tǒng)中，并在北美市場(chǎng)開始銷售。該系統(tǒng)是一種基于磁流變液的減振器，也稱為車用磁流變阻尼器。截至2009年，磁流變動(dòng)力系統(tǒng)裝置已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，被應(yīng)用于各種高端汽車中。2012年.Magne Ride TM已經(jīng)發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)懸掛系統(tǒng)的一種，并被許多型號(hào)的乘用車所使用。
　　近些年來，磁流變阻尼器在能量收集方面的應(yīng)用受到了許多研究人員的注意。在車輛的運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)有一部分能量損失，這部分能量會(huì)以熱量的形式耗散。而能量收集磁流變阻尼器可將這一部分能量回收并轉(zhuǎn)化為電能，用于監(jiān)測(cè)磁流變裝置的輸出。隨著對(duì)混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)汽車研究的深入，能量收集磁流變阻尼器也越來越受人關(guān)注。然而，這種設(shè)備的制造難度、生命周期、重量和生產(chǎn)成本以及能夠回收的能量大小仍存在問題，這些因素都會(huì)影響其商業(yè)化的進(jìn)程。
　　在車輛懸架中，磁流變阻尼器一直處于受控狀態(tài)，其活塞桿由規(guī)定的位移/力驅(qū)動(dòng)，阻尼器線圈中的電流由脈沖寬度調(diào)制（PWM）驅(qū)動(dòng)器提供。線圈中的電流在阻尼器中感應(yīng)出磁場(chǎng)，進(jìn)而改變磁流變液的屈服應(yīng)力和阻尼器的阻尼力。阻尼器中的磁場(chǎng)變化會(huì)導(dǎo)致磁路組件中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)在磁芯中產(chǎn)生渦流，磁芯中的渦流會(huì)形成一個(gè)與磁通量變化相反的磁場(chǎng)，使磁流變阻尼器的響應(yīng)速度變慢。因此，通過PWM電流驅(qū)動(dòng)器給阻尼器線圈提供可變的電流會(huì)導(dǎo)致阻尼器的行為隨時(shí)間發(fā)生變化，在描述阻尼器的特性時(shí)，準(zhǔn)確地獲取這一時(shí)變特性是非常重要的。對(duì)磁流變阻尼器進(jìn)行控制需要確定很多因素，例如，線圈對(duì)電流變化的阻抗、磁流變液在有磁場(chǎng)條件下屈服應(yīng)力和輸出阻尼力的耦合以及電流驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性等。
　　總之，本書的主要目的是向讀者介紹關(guān)于磁流變阻尼器的工作原理、建模和工程應(yīng)用等方面的信息。作者承諾，為方便讀者理解，書中在介紹理論或?qū)嶋H應(yīng)用時(shí)，都會(huì)提供相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。具體來說，包含智能流體和相關(guān)設(shè)備的背景信息、常見結(jié)構(gòu)及其理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其次，書中對(duì)磁流變液的關(guān)鍵技術(shù)、理論背景、組成進(jìn)行了介紹，闡述了影響磁流變液特性的關(guān)鍵因素，并在此基礎(chǔ)上介紹了現(xiàn)有阻尼器和控制閥的結(jié)構(gòu)。此外，本書介紹了應(yīng)用于汽車底盤的流動(dòng)模式磁流變阻尼器的常見結(jié)構(gòu)。其中，重點(diǎn)研究了在活塞組件中帶有一個(gè)或多個(gè)線圈以及至少一個(gè)環(huán)形間隙的單筒磁流變阻尼器。
　　由于磁流變液的特殊性，研究磁流變液時(shí)需要綜合材料的流變性、電學(xué)性能、機(jī)械性能以及控制原理等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，這給磁流變液的研究帶來了極大的困難。在汽車工業(yè)中，研究者們通常會(huì)先建立一個(gè)初步的穩(wěn)態(tài)模型，然后借助先進(jìn)的測(cè)試工具并結(jié)合非線性波動(dòng)磁場(chǎng)，深入地研究磁流變阻尼器的動(dòng)態(tài)模型。在本書中，作者也主要集中于這兩個(gè)方面的研究。為了獲取磁流變阻尼器的數(shù)學(xué)模型，我們需要搭建一個(gè)流動(dòng)模式的單筒磁流變阻尼器樣機(jī)。具體地，本書首先回顧了平面流動(dòng)狀態(tài)下非牛頓流體的幾種本構(gòu)模型，結(jié)合無量綱參數(shù)對(duì)這些模型進(jìn)行分析，得到了其精確解（解析解）。這些無量綱參數(shù)反映了磁流變液的塑性、慣性、黏度、剪切稀化／稠化特性，并以一種簡單的方式體現(xiàn)了磁流變阻尼器中磁流變液在屈服前和屈服后的流動(dòng)狀態(tài)。在建立有旁路的流動(dòng)模式磁流變阻尼器的穩(wěn)態(tài)模型時(shí)，這些無量綱參數(shù)的應(yīng)用尤為重要。在穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，還應(yīng)再建立一種可用于組件研究和車輛整體研究的動(dòng)態(tài)模型。此外，這些模型中還包含了磁流變液的壓縮性、慣性、通過磁流變阻尼器活塞時(shí)發(fā)生的泄漏、摩擦、浮動(dòng)活塞的慣性、氣蝕和氣壓等影響因素，用于研究與屈服應(yīng)力相關(guān)的阻尼器特性。為了驗(yàn)證這兩種模型的準(zhǔn)確性，本書設(shè)計(jì)了一系列具有不同活塞結(jié)構(gòu)的阻尼器樣機(jī)，并在實(shí)驗(yàn)中給它們施加不同的活塞輸入速度、位移激勵(lì)和線圈電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，這兩種模型可以有效地描述磁流變阻尼器的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。