磁流变弹性体剪切性能的动态实验研究

简述了一种磁流变弹性体(MRE)剪切性能的动态测试装置,其主要结构是由一块磁流变弹性体和一个质量块组成的单自由度振动系统。在磁场作用下,磁流变弹性体的力学性能发生相应的改变。通过该装置测出有场下的MRE受剪切激励后的自由衰减特性,并建立理论模型,从而间接得到剪切模量G(BMRE)和材料损耗因子βm(BMRE)。这样的处理方法使得实验条件得到简化且不依赖于初始激励状态。所得到的剪切模量的变化性能与文献中报道的一致(在没有达到磁饱和的条件下,剪切模量随外加磁场的变化而改变),但剪切模量的改变量是零场下剪切模量的60%,磁控性能也有所提高,并得到了材料损耗因子。     

温度对磁流变液剪切应力特性的影响

为了研究磁流变液的温度变化对剪切应力的影响规律,以Bingham模型为基础,引入居里定理,对磁流变液的黏温特性和磁致流变特性开展了研究。采用理论推导、数值仿真、实验验证的方法,分析了温度变化与磁流变液剪切应力输出之间的关系。研究结果表明,随着温度的升高,磁流变液的剪切应力输出逐渐下降,其降低速率随着磁场强度的增加而增加。进一步分析可得,随着温度升高,磁流变液软磁性颗粒的磁导率和载液的黏度降低,引起磁流变液的剪切应力输出降低。     

磁流变液屈服应力的管道流测试方法研究

设计加工了一套磁流变液测试设备，并对由不同组分的铁粉／硅油组成的磁流变液进行了一系列的实验测试，结果表明：用钴纳米粒子修饰铁粉可以提高此种磁流变液的屈服应力，而用醋酸处理铁粉会严重减弱其屈服应力。     

磁流变液的纤维束模型和实验

本文提出了磁流变液的“纤维束”模型。据此,在饱和磁化区,磁流变液与磁铁极面间的正压力应该随外场线性增大,这种线性关系与实测结果相符合。     

电流变液研究进展及最新动态──第5届国际电流变液、磁悬浮体 及相关技术研讨会评介

通过评介第５届国际电流变液、磁悬浮体以及相关技术研讨会，指出电流变液和磁流变液的应用研究有重要进展；磁流变液的剪切应力比电流变液大一个数量级，近来又受到重视；在机理研究中，要注意电流变液的表面效应、损耗对电流变效应的影响．本文还归纳了一些电流变液材料设计的思路．     

磁场作用下磁流变液结构演化的实验研究

本文显微观察了工程应用中使用的高体积比磁流变液在磁场作用下的结构演化过程,实验结果指出：工程应用中高体积比浓度的磁流变液在磁场作用下将形成一种复杂的三维结构斧磁颗粒与母液油将一起形成空间结构,在形成的类固体物质内部将含有大量的裂纹等缺陷,在磁场的作用下内部的缺陷将扩展,这对磁流变液机理研究和建模提供了重要的实验依据。     

母液对磁流变液力学性质的影响

研究了磁流变液中母液分子在磁场作用下磁矩的变化以及由此引起的剪切屈服强度的变化,探讨了磁流变的微观机理。研究表明,由分子磁矩引起的剪切屈服强度与磁流变液总屈服强度的比随母液分子内电子数的增加而增加,一般情况下,单位体积内的平均分子磁矩占总磁矩的2·53%,由此引起的剪切屈服强度的减少占总剪切屈服强度的5·15%。为减少误差,可尽量选用电子数较少的分子材料作母液。     

两种磁流变液测试系统的比较研究

本文首先简单介绍了自行设计加工的两套磁流变液屈服应力的测试系统,然后利用此实验设备对美国某公司生产的商用磁流变液进行了测量,并将结果与德国生产的型号为 Ｍ Ｒ１００４５０ 的 Ｍ Ｒ Ｆ测试系统对此磁流变液的测试结果进行了比较,通过比较结果肯定了自行设计的碟片旋转式磁流变液测试系统的测量准确性和可靠性,并且发现了管道流测试方法的固有局限性。     

羰基铁磁流变液的摩擦性能研究

采用四球摩擦磨损试验机,测定了羰基铁磁流变液及其基础油的摩擦系数,磨斑直径,记录了摩擦系数随时间的变化曲线,考察了磁流变液中基础油类型和添加剂对其摩擦性能的影响,用扫描电子显微镜观察了钢球磨痕表面形貌,分析了摩擦磨损机理.结果表明:与基础油相比,同等试验条件下磁流变液的摩擦系数、磨斑直径增大 1～2 倍.基础油类型、触变剂以及抗磨减摩添加剂对磁流变液摩擦学性能影响显著,选取合适的种类可在一定程度内改善其摩擦性能.磁流变液的摩擦以微观切削为主,主要由磁性颗粒产生,随着载荷的增大,摩擦加剧,摩擦磨损机理也由微观切削向微切削与黏着磨损相结合过渡.     

液固对流相变问题的焓式有限元法

本文基于焓的对流扩散方程,提出一种求解具有糊状区液固相变对流传热问题的有限元方法,避免了通常采用温度对流扩散方程进行数值求解所带来的许多困难,对问题的解决更加自然、简便。算例表明,本文提出的方法是有效且可行的。     

分析磁流变流体屈服应力微观力学模型

剪切屈服应力是磁流变流体固化强度的重要指标之一,具有重要的工程意义。基于磁性物理学理论,从磁流变流体在磁场作用下铁磁性固体颗粒极化成链的微观结构出发,探讨磁流变流体中固体颗粒间的相互作用机理,分析研究颗粒间的相互作用力,建立了一种微观力学模型,可用于分析磁流变流体在外加磁场作用下屈服应力及其影响因素的作用效果,揭示磁流变效应的微结构机理,为磁流变流体的性能优化、工程开发及应用磁流变流体提供理论依据。     

履带车辆磁流变减振器响应时间研究

磁流变减振器是应用磁流变液在强磁场下的快速可逆变特性而制造的一种新型振动控制装置,是履带车辆主动悬挂系统的核心部分。本文从理论上分析磁流变减振器响应时间的组成,在磁流变液的Bingham模型和流体力学的基础上,分析了流体流变响应时间的影响因素,提出了近似算法,并在磁流变减振器的实验基础上,作出阻尼力与位移的曲线图,求出阻尼力突变并达到稳定的响应时间。     

一种平板式磁流变体静态屈服应力测试方法

针对目前国内外磁流变体（MR流体）屈服应力测试设备较为缺乏这种状况,本文设计加工了一套平板式磁流变体静态屈服应力测试设备,并用该设备对本文实验制作的两种MR流体进行了屈服应力测试,同时探讨了磁感应强度、分散相体积浓度、分散相粒度对这两种MR流体静态屈服应力的影响。     

磁流变液体的流变力学特性试验和建模

从唯象角度讨论磁流变液体的流变力学特性。基于对磁流变液体的试验 ,讨论了磁感强度、温度和剪切应变速率等对磁流变液剪切应力的影响 ;建立了描述磁流变液剪切应力的 Bingham模型、广义 Bingham模型和非线性模型。     

磁场下2种羰基铁磁流变液的摩擦磨损特性

本文采用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了羰基铁磁流变液在外加磁场条件下的摩擦磨损行为,并比较了有场和无场条件下磁流变液的摩擦系数变化情况。结果表明：外加磁场能使磁流变液的摩擦系数显著增大,且磁流变液的摩擦系数随磁场强度的增加呈现出增大的趋势;钢球磨斑形貌由圆形或椭圆形变为近似矩形,磨痕变浅;无场条件下,系统的摩擦磨损形式是钢球、磁性颗粒、钢球之间的三体磨损;外加磁场时,磁流变液的摩擦磨损形式发生改变。     

内通道式磁流变阻尼器研究

设计制作了一种新型的内通道式磁流变液阻尼器,该阻尼器的流场通道位于线圈内部,磁流变效应发生在两层固定的平板区域之间,并能保持磁流变液的流向与磁感应方向垂直,即保证磁流变液的大面积成链,产生大的可控阻尼力,又具备失效安全性;根据宾汉模型,建立了阻尼器的准静态力学模型;最后对研制的阻尼器进行动力学实验研究,并与理论结果进行比较,二者吻合较好。     

磁流变阀控制行波壁的实验研究

对于在流体中运行的航行器,为了降低能量消耗和提高运行速度,减少流体的阻力至关重要。由于理论上可以将阻力降为零,行波壁减阻受到了广泛关注。但是目前所有的行波壁都是使用复杂的机械装置实现,因为这些机构体积大,耗能多而且不能适应不同的航行器的外形表面,所以难以应用于实际的航行器。本文中设计并制造了使用磁流变阀控制的二维行波壁,并且将样机在水槽中进行了实验研究。发现当C/U为0.309时,在波谷处可以形成稳定的涡。这种系统结构简单并可以布置在任意形状的表面上。该研究为行波壁在实际航行器上的应用提供了可行性。     

天然橡胶基磁流变弹性体的研制与表征

磁流变弹性体又称磁敏高弹体，是一种由高分子聚合物和磁性颗粒构成的新型智能材料，它的力学、电学、磁学等诸性能可以由外加磁场来控制，因此磁流变弹性体在舰船、振动控制等领域具有广泛的应用前景。但目前国际上研制的磁流变弹性体存在机械性能不够好和磁致效应不够强的问题，这制约了基于磁流变弹性体器件的设计和应用。为了制备出实用型磁流变弹性体，本文对其制备条件进行了研究，包括基体类型、预结构化时磁场强度和温度、增塑剂和磁性颗粒含量对磁流变弹性体磁致效应的影响。结果表明，以天然橡胶为基体的磁流变弹性体，在高于600mT外加磁感应强度下，当磁性颗粒含量为80％（质量比）时，剪切模量的相对增量达133％；而当磁性颗粒含量为90％时，剪切模量的绝对增量达4．5MPa。本文还对磁流变弹性体应用环境进行了实验研究，结果表明磁流变弹性体在小应变下显示出更强的磁致效应，而激励频率不改变材料的磁致模量。