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。當給這類材料施加外部電場或磁場時，它們的物理狀態(tài)會發(fā)生變化，即從流體轉(zhuǎn)化為類固體。這種變化是可逆的，變化幅度大且響應速度快。磁流變液或電流變液的這種特性使得它們可以應用于振動控制領域中，并且十分適用于系統(tǒng)狀態(tài)需跟隨外部條件實時變化的系統(tǒng)中。
　　磁流變液和電流變液自從20世紀40年代被發(fā)現(xiàn)以來，就引起了科學家和研究者們的強烈好奇。直到20世紀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際應用中。當相關技術問題得到解決后，磁流變液的研究開始迅速發(fā)展。2002年，磁流變液成功地應用于乘用車無閥控制底盤系統(tǒng)中，并在北美市場開始銷售。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，磁流變動力系統(tǒng)裝置已經(jīng)成功實現(xiàn)了商業(yè)化，被應用于各種高端汽車中。2012年.Magne Ride TM已經(jīng)發(fā)展成為標準懸掛系統(tǒng)的一種，并被許多型號的乘用車所使用。
　　近些年來，磁流變阻尼器在能量收集方面的應用受到了許多研究人員的注意。在車輛的運動過程中會有一部分能量損失，這部分能量會以熱量的形式耗散。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)測磁流變裝置的輸出。隨著對混合動力汽車與電動汽車研究的深入，能量收集磁流變阻尼器也越來越受人關注。然而，這種設備的制造難度、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，這些因素都會影響其商業(yè)化的進程。
　　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，阻尼器線圈中的電流由脈沖寬度調(diào)制（PWM）驅(qū)動器提供。線圈中的電流在阻尼器中感應出磁場，進而改變磁流變液的屈服應力和阻尼器的阻尼力。阻尼器中的磁場變化會導致磁路組件中產(chǎn)生感應電動勢，同時在磁芯中產(chǎn)生渦流，磁芯中的渦流會形成一個與磁通量變化相反的磁場，使磁流變阻尼器的響應速度變慢。因此，通過PWM電流驅(qū)動器給阻尼器線圈提供可變的電流會導致阻尼器的行為隨時間發(fā)生變化，在描述阻尼器的特性時，準確地獲取這一時變特性是非常重要的。對磁流變阻尼器進行控制需要確定很多因素，例如，線圈對電流變化的阻抗、磁流變液在有磁場條件下屈服應力和輸出阻尼力的耦合以及電流驅(qū)動器的動態(tài)特性等。
　　總之，本書的主要目的是向讀者介紹關于磁流變阻尼器的工作原理、建模和工程應用等方面的信息。作者承諾，為方便讀者理解，書中在介紹理論或?qū)嶋H應用時，都會提供相關的基礎知識。具體來說，包含智能流體和相關設備的背景信息、常見結(jié)構(gòu)及其理論和實驗驗證。其次，書中對磁流變液的關鍵技術、理論背景、組成進行了介紹，闡述了影響磁流變液特性的關鍵因素，并在此基礎上介紹了現(xiàn)有阻尼器和控制閥的結(jié)構(gòu)。此外，本書介紹了應用于汽車底盤的流動模式磁流變阻尼器的常見結(jié)構(gòu)。其中，重點研究了在活塞組件中帶有一個或多個線圈以及至少一個環(huán)形間隙的單筒磁流變阻尼器。
　　由于磁流變液的特殊性，研究磁流變液時需要綜合材料的流變性、電學性能、機械性能以及控制原理等多個學科的知識，這給磁流變液的研究帶來了極大的困難。在汽車工業(yè)中，研究者們通常會先建立一個初步的穩(wěn)態(tài)模型，然后借助先進的測試工具并結(jié)合非線性波動磁場，深入地研究磁流變阻尼器的動態(tài)模型。在本書中，作者也主要集中于這兩個方面的研究。為了獲取磁流變阻尼器的數(shù)學模型，我們需要搭建一個流動模式的單筒磁流變阻尼器樣機。具體地，本書首先回顧了平面流動狀態(tài)下非牛頓流體的幾種本構(gòu)模型，結(jié)合無量綱參數(shù)對這些模型進行分析，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狀態(tài)。在建立有旁路的流動模式磁流變阻尼器的穩(wěn)態(tài)模型時，這些無量綱參數(shù)的應用尤為重要。在穩(wěn)態(tài)模型的基礎上，還應再建立一種可用于組件研究和車輛整體研究的動態(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發(fā)生的泄漏、摩擦、浮動活塞的慣性、氣蝕和氣壓等影響因素，用于研究與屈服應力相關的阻尼器特性。為了驗證這兩種模型的準確性，本書設計了一系列具有不同活塞結(jié)構(gòu)的阻尼器樣機，并在實驗中給它們施加不同的活塞輸入速度、位移激勵和線圈電流。實驗結(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)和動態(tài)特性。