惯容器(Inerter)是根据第二类机电相似理论提出的一种两端可移动的质量元件,其产生的力与其两端的相对加速度成正比,并且与电路中的电容完全对应。相较于传统的质量元件,在产生相同的作用力时,惯容器具有更小的质量和结构尺寸。惯容器的提出丰富了振动控制系统的结构形式与设计思路,推动了机械网络理论的发展。基于“惯容-弹簧-阻尼”(Inerter-Spring-Damper,ISD)的新型车辆ISD悬架系统更是得到了广泛的研究。针对传统惯容器的惯容系数不可调、隔振性能有限的问题,本文提出了一种基于智能材料磁流变(Magnetorheological,MR)液的半主动惯容器原理与结构,实现了惯容系数的调节。提出的磁流变半主动惯容器由飞轮、飞轮外壳、滚珠丝杆、连接套筒、推力轴承、上下端盖、励磁线圈以及磁流变液组成。工作于纯剪切模式下的磁流变液充满于磁流变半主动惯容器的飞轮室之中,通过调节励磁线圈中的励磁电流来改变磁流变半主动惯容器的力学输出特性,从而实现惯容系数的调节。建立了磁流变半主动惯容器的数学模型,分析并验证了磁流变半主动惯容器的磁路特性。对磁流变半主动惯容器进行了实验测试,并将理论结果与测试结果进行了对比分析。实验结果显示:磁流变半主动惯容器的输出力随着激励电流的增大而增大,在0–1.0 A的激励电流下,惯容系数实现了0–6000 kg的调节。基于实验结果深入分析了非线性影响因素,建立了磁流变半主动惯容器的非线性模型,通过模型预测结果与实验结果的对比验证了非线性模型的有效性,并在非线性模型的基础上实现了等效惯容系数调节的原理验证。提出了一种补偿器的概念进行力的相位补偿,以此实现了惯容系数的连续调节。最后,对基于磁流变半主动惯容器的四分之一车辆ISD悬架进行了建模与仿真,仿真结果显示:在基于以舒适性为导向的最优惯容系数与最优阻尼系数的模型参数下,车身加速度与悬架动行程的性能得到明显改善,轮胎动载荷性能在一定频率范围内有所提高。