磁流变缓冲器在火炮后坐中的热流耦合场分析

为探究磁流变缓冲器后坐过程中热-流耦合特性,设计双出杆三级独立式磁流变缓冲器,并自行研制硅树脂基磁流变胶(MRG),对其进行稳态剪切测试,得到Herschel-Bulkley模型中稠度系数和非牛顿指数随磁感应强度变化规律;将MRG-70运用到缓冲器中,结合某型号固定式火炮炮膛合力变化规律对后坐部分进行运动分析,对缓冲器展开热-流耦合场理论分析和数值计算.结果表明:缓冲器内部能量耗散中的Poiseuille压力流损耗和Couette黏性流损耗为主要可控的部分,缓冲器中每个磁极对应位置的温度出现峰值,且不同时刻峰值不同,温度分布具有明显的非线性和时变性;阻尼通道中轴面压力分布及压力降具有非线性和时变性,缓冲器有效阻尼通道中轴面动力黏度具有明显的非线性和时变性,且在每个磁极处变化剧烈,峰值随位置而变化.     

硅树脂基磁流变胶流变特性研究及Herschel-Bulkley模型参数识别

为了探究硅树脂基质磁流变胶的流变特性,自行制备了羰基铁粉质量分数分别为30%、50%、70%的三种磁流变胶MRG-30、MRG-50、MRG-70,并对其展开稳态旋转剪切测试和动态振荡剪切测试.结果表明:剪切应力随磁场变化分为快速增长、缓慢增长、饱和三个阶段,羰基铁粉含量对零场粘度、剪切应力、响应速率影响较大,MRG-70磁流变效应最好;磁流变胶的流动特性符合Herschel-Bulkley函数变化规律,且非牛顿指数n都满足n1,具有剪切稀化特性;线性粘弹性区域临界应变幅值rLVE随着磁感应强度增强而增大,磁流变胶的储能模量对频率的依赖性微弱;法向应力随着磁感应强度增强而增大,但频率对材料的法向应力的影响十分微弱.     

磁流变脂在剪切模式下的流变特性

磁流变脂材料无沉降、密封结构简单、制备容易,因而具有巨大工程应用前景,在剪切模式下的流变特性是磁流变脂缓冲器件设计和应用的基础.采用商业润滑脂为基体,制备了羟基铁粉质量分数分别为30%、50%和70%的磁流变脂.利用稳态剪切测试分析了不同铁粉质量分数的磁流变脂的黏度、剪切应力、屈服应力随剪切速率和磁场变化情况,结果表明:磁流变脂的本构关系可用Bingham模型进行描述,且在一定范围内,羟基铁粉质量分数越高,磁流变脂的黏度和剪切应力可调范围越广.以铁粉质量分数为70%的磁流变脂为例,运用大振幅振荡剪切的方法,确定线性黏弹性区间和非线性黏弹性区间的临界应变幅值为0.02%;计算该型磁流变脂在磁感应强度为0.96T时的屈服应力为24.7 kPa,磁致储能模量为1.17 MPa,相对磁流变效应高达3 814%.