祝长春[1]2004年在《磁流变液剪切应力的理论研究》文中提出本文基于磁流变液的无限长单链模型，建立了计算磁流变液剪切应力的理论公式。依据安培分子电流假说、偶极子理论以及安培定律，建立了计算磁流变液中一条单链内两磁性球粒子间相互作用力的一个新的理论模型，并推导出了相互作用力的计算公式。进一步导出了无限长单链中粒子所受合力的计算公式。当磁流变液受外载剪切时，依据粒子间相互作用力的计算公式，最终建立了计算磁流变液剪切应力的理论公式。 磁流变液在外加磁场的作用下，其中的磁性固体粒子发生聚集形成一定的结构，且能承受一定的剪切应力。粒子发生聚集所形成的结构传统的认为是单链模型，而当粒子的体积浓度比较大时，一般认为是体心四方结构(即BCT模型)，此外还有诸如层结构模型、纤维结构模型、圆柱结构模型等等。本文研究的是无限长单链模型。 基于磁流变液的无限长单链模型，本文利用安培分子电流假说、偶极子理论以及安培定律对磁流变液受小角度剪切进行了研究。先仅仅考虑单链内相邻粒子的相互作用来计算剪切应力，然后考虑无限长单链中粒子所受合力来计算剪切应力，结果表明：后者比前者要高5％左右。但两者的计算值都与商用磁流变液所能提供的剪切屈服应力在数量级上是吻合的。 在以上研究的基础上，本文接着对磁流变液受任意角度剪切进行了研究。同样的，先只考虑单链内相邻粒子的相互作用然后考虑无限长单链中粒子所受的合力来计算剪切应力，后者比前者要高出5％左右。研究结果得出了磁流变液的剪切屈服条件以及剪切屈服应力。剪切屈服应力的计算值比商用磁流变液所能提供的剪切屈服应力在数值上要稍高一些。 综合本文的研究结果表明：无限长单链中粒子所受的合力取决于其相邻粒子对它的作用力。磁流变液的剪切应力随基液磁导率、磁性固体粒子浓度呈线性正比关系，随磁性固体粒子的磁化强度呈平方正比关系，随着外加磁场的增大而迅速增大。当外加磁场增大至粒子达到饱和磁化时，剪切应力达到饱和值。磁流变液的饱和剪切屈服应力随基液磁导率、磁性固体粒子浓度呈线性正比关系，随磁性固体粒子的饱和磁化强度呈平方正比关系。静态剪切屈服角基本上是一个20.6度的定值。
王志远[2]2017年在《电流变液的力学性能研究及其微观结构研究》文中进行了进一步梳理作为一种典型的智能材料,电流变液的力学性能在外加电场下能够发生显着的变化,而且这种变化是快速可逆的。鉴于这种特殊性质,电流变液在力电耦合装置中具有广阔的应用前景。因此,电流变液力学性能变化的机理分析一直以来就是电流变液研究领域的重点和难点。在外加电场作用下,电流变颗粒在极板间形成链状结构使电流变液的剪切应力和表观粘度显着增加。电流变液工作状态下的微观结构与力学性能的关系是解释电流变机理的关键所在。由于实验条件的限制,电流变颗粒的微观结构很难直接被观测到,因此模拟计算成为了研究电流变液机理的重要方法。通过实验现象验证计算模型的正确性,用模拟计算的结果解释实验中观测的现象,是目前电流变液机理研究常用而有效的手段。本文采用实验与计算模拟相结合的方法全面研究了电流变液在压缩和剪切时的力学性能变化,并探究了其中不同影响因素的作用机理,具体工作内容如下:1.通过实验结合模拟计算的方法研究了电流变液在压缩模式下法向应力的变化情况。电流变液在压缩时表现出较高的法向应力,测试了压缩速度对电流变液法向应力的影响。同等条件下压缩速度越小,电流变液的法向应力越大。这是在外加电场作用下电流变液的颗粒与基液分离的现象导致的,压缩速度越小,颗粒与基液分离的现象越显着,电流变颗粒的链状结构更稳固,可以承载更大的应力。然后基于偶极子模型,提出了电流变液的压缩模型,将模拟结果和实验结果进行了比较,验证了压缩计算模型的可靠性。模拟研究了外加电场强度、压缩应变、剪切速率对电流变液法向应力的影响。剪切速率较小时,剪切作用对电流变液法向应力的影响很小;随着剪切速率的增大,电流变液的法向应力在逐渐减小。在剪切作用下电流变液的法向应力有振荡变化的现象。通过对微观结构的计算发现较大的剪切速率下电流变颗粒的微观结构不断地破坏与重组是法向应力振荡的原因。2.通过实验和模拟计算研究了剪切场中介电损耗对电流变液力学性能的影响。采用锶离子掺杂的方法改变二氧化钛颗粒的介电损耗性能,测试了改性后颗粒的介电损耗频谱图和电流变液的剪切流变曲线,发现了介电损耗对电流变液流变性能的影响。锶离子掺杂比例的提高降低了电流变颗粒的弛豫频率,介电损耗增大,电流变液的电流变效率也在逐渐降低。当颗粒的弛豫频率低于100Hz时,电流变液在一定的剪切速率范围内失去电流变效应,有效工作范围减小。模拟研究了介电损耗过程中的弛豫时间对电流变液力学性能的影响。当弛豫时间超过0.01 s后,临界剪切速率降低,电流变有效工作范围减小,与实验中的结论一致。给出了介电损耗对电流变液影响的机理解释,弛豫频率过大时颗粒偶极矩方向和颗粒链方向不一致,使得颗粒链方向颗粒间的相互作用力减弱,甚至由吸引力变为排斥力,颗粒链状结构的强度降低。3.模拟研究了剪切作用下电流变液力学性能的变化,结合实验研究了不同状态下的剪切速率对电流变液剪切应力变化的影响。利用基于偶极子极化理论的计算模型,研究了体积分数、电场强度和剪切速率对电流变液力学性能的影响。然后进行了稳态剪切下的二维模拟和微观结构的计算,以此来解释剪切速率对电流变液力学性能的影响。通过实验发现了剪切速率对电流变液剪切应力影响的叁种不同状态,验证了模拟结果。通过计算的微观结构演化解释了不同状态下的剪切速率对电流变液力学性能影响的机理:低剪切速率下,颗粒链结构向剪切方向倾斜,剪切应力随着剪切速率的增加而增加;中等剪切速率下,颗粒链结构处于破坏与重组的动态平衡状态,剪切应力随时间振荡变化;高剪切速率下,电流变液达到剪切屈服状态,链结构被完全破坏,电场对剪切应力的影响很弱,电流变液的剪切应力由液体的粘性力主导,表现出宾汉流体的性质。
陈松[3]2014年在《热效应下磁流变液与形状记忆合金复合传动理论分析及应用》文中进行了进一步梳理磁流变液和形状记忆合金作为新型智能材料，其力学性能可由外部激励源（如磁场、温度场等）进行连续控制，因其独特的力学性能，引起了国内外学者的高度重视。但现有研究多是在单物理场作用下对磁流变液的材料力学性能及应用进行研究，且在应用中普遍存在高温环境下磁流变液中基础液性能下降甚至失效、材料在复杂外部环境作用下性能变化剧烈等问题，从而造成高温条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控、不连续甚至传动失效等。针对这些问题，本文结合磁流变液的流变特性和形状记忆合金的感温特性，在磁场和温度场的作用下对磁流变液与形状记忆合金复合传动的理论及应用开展深入研究，相关研究内容如下所述：1）分析磁流变液的材料组成和材料性能，采用数字全息显微技术对磁流变液在叁维空间的微观结构进行测量，得到磁流变液中铁磁性颗粒的尺寸、分布、沿磁感线方向的运动以及整个实时叁维链化过程，并分析磁流变液在磁场中的磁链结构、链化速度、响应时间、加速度以及受力情况。由于不同温度下磁流变液性能表现出巨大的差异，对磁流变液的粘温特性进行分析，研究温度对磁流变液流粘度、屈服应力、剪切应力等的影响。2）分析形状记忆合金的力学性能，建立了形状记忆合金弹簧的设计理论公式，对形状记忆合金的感温与驱动特性进行实验测试，并对形状记忆合金弹簧的设计理论公式进行验证；建立形状记忆合金驱动器在温度作用下受轴向约束时输出力与温度、材料参数、结构参数之间的关系。3）结合磁流变液的流变特性以及形状记忆合金的感温特性，提出在高温条件下磁流变液与形状记忆合金复合传动的原理和方法，设计一种磁流变液和形状记忆合金复合传动装置，在温度较低时依靠磁场控制的磁流变液来传递转矩，在温度升高磁流变液性能下降，出现剪切应力不可控、不连续时，利用形状记忆合金弹簧驱动的摩擦盘来辅助传递动力。4）根据复合传动的原理，对磁流变传动装置在外加磁场作用下的剪切传力性能进行分析，分析磁流变液在两同轴圆筒间的粘塑性剪切流动，建立磁流变液在圆筒中剪切传力的方程。5）建立偏动式形状记忆合金双程驱动器设计方法、并将偏动式驱动器推动摩擦盘传动作为高温时磁流变液传动的辅助传力装置，将偏动式形状记忆合金双程驱动器用于驱动主从动摩擦盘的接合和分离，实现对摩擦盘的感温控制。建立复合传动传递力矩的关系式，实现了温度对辅助传动装置的智能控制。6）根据复合传动装置的传动原理和传力方程，分别对磁流变液传动部分和形状记忆合金驱动摩擦盘辅助传力部分进行设计，得出设计中两种材料的选择方法以及复合传动装置各个关键几何参数的计算公式；对传动装置的磁路进行分析和优化设计，分析工作间隙、励磁线圈布置位置及线圈绕向对磁力线、工作磁场强度及分布的影响。7）建立复合传动性能实验方案，对所设计的磁流变液与形状记忆合金复合传动装置进行传力性能实验，验证了磁流变液与形状记忆合金复合传动装置在高温环境下仍具有较高的稳定性和工作效率。
谢磊[4]2016年在《基于高黏度线性聚硅氧烷的磁流变液流变特性及沉降机理研究》文中提出磁流变液(MRF)一般由微米级软磁颗粒、载体液及功能性添加剂组成。在磁场作用下,MRF在毫秒级内形成可逆的磁链结构,发生从液态到类固态的相变,并使其流变特性产生显着变化。MRF在建筑、汽车、军事工业等领域受到广泛关注,如地震和汽车减振器、起落架、射流抛光技术等。但是,当前MRF仍未得到广泛商用,关键原因之一是MRF的沉降问题。沉降问题会降低甚至严重恶化磁流变系统的性能,其本质来源于磁性颗粒与载体液之间悬殊的密度差(~7倍)。通过采用添加剂、颗粒表面改性、提高载体液黏度等技术途径可以改善MRF的沉降稳定性,但该问题仍未得到很好地解决。基于Stokes定理,本文提出一种以高黏度线性聚硅氧烷(HVLP)作为载体液的MRF(即HVLP MRF),一定条件下彻底解决了MRF的沉降难题,实现了远优于传统MRF的长期沉降稳定性(至少365 d无沉降)。磁流变材料可分为MRF、磁流变弹性体以及新兴的磁流变胶等叁大类材料,目前学界对磁流变胶的研究较少。HVLP MRF本质上可归类为液相磁流变胶,本文针对HVLP MRF的研究是对磁流变胶研究的促进和扩充。其突出特点在于,HVLP的高零剪切黏度为HVLP MRF的高沉降稳定性提供了条件,而在高剪切率时急剧下降的黏度又有利于保持较好的磁流变效应。除了对HVLP MRF的磁致机理、磁致影响因素、特殊流变行为、高沉降稳定性机理等进行研究外,还对传统MRF的沉降机理、检测技术、评价方法等做了系统研究。(1)由低分子硅氧烷合成了3种不同零剪切黏度的HVLP高聚物,利用红外光谱分析技术与黏度测试对所制得样品进行了验证。基于上述HVLP样品,制备用于相关主题研究的共18种HVLP MRF样品。除HVLP MRF外,另外制备了12种传统MRF样品用于沉降机理研究。(2)磁流变胶通常具有异于一般MRF的流变特性,HVLP的高分子螺旋与团聚结构被认为是导致HVLP MRF特殊流变行为的关键因素。所发现到的特殊流变行为包括片状磁化结构、零场屈服行为、屈服后过渡效应等。通过研究HVLP MRF在低剪切率下(0.1~400 s-1)的流变特性,分析出HVLP MRF的特殊流变行为来自HVLP聚合物流变特性的迭加效应,以及高分子结构与磁链结构间的耦合效应。另外,经研究HVLP高分子结构在动态剪切下的形变行为,阐明了其剪切稀化效应的微观机理。HVLP的螺旋高分子结构也是导致其较大体积压缩性的原因,实验显示20 wt%HVLP MRF的体积压缩率在141.5 MPa下达20.5%。本研究重点关注了流变特性受颗粒浓度、HVLP黏度、温度等因素的影响机制。HVLP MRF的屈服应力远大于同类型Lord MRF,前者可达后者的3.2倍,且具备优秀的温度稳定性,70℃时的屈服应力约保持了室温下的80%。(3)高剪切测试是对MRF工程应用环境的模拟,通过一种剪切式同心圆筒高剪切旋转流变仪,研究了HVLP MRF在高剪切率下(103~104 s-1)的流变特性,具体在叁方面:(a)颗粒浓度对HVLP MRF流变特性的影响;(b)与商业Lord MRF的对比研究;(c)HVLP MRF在高、低剪切率下的流变特性差异。结果显示,HVLP MRF的零场屈服行为与剪切稀化行为在高剪切率下仍然存在,其屈服应力仍显着大于Lord MRF,且屈服应力在高剪切率下小于低剪切率下,但前者大于后者的动态范围。(4)从理论与实验上系统研究了传统MRF的沉降机理。通过特殊设计的竖直轴电感监测系统(VAIMS)实现对整个试管内颗粒浓度分布的监测,结合沉降区概念,获得各沉降区随时间的演变进程,直观地展现了MRF的沉降过程。对比分析多种沉降速率模型,确定Vesilind模型为沉降速率-浓度关系的最佳预测模型。在已公开文献中首次基于Kynch理论对MRF的沉降机理进行了深入的研究,推导出浓度传播速度,从沉降层传播的角度为深入理解MRF的沉降机制提供了另外一种视角。所得固体流量曲线为制备MRF提供了理论依据,结果显示,为获得较好的沉降稳定性,颗粒浓度需至少为21 vol%。(5)HVLP的高分子螺旋与团聚结构是决定HVLP MRF高沉降稳定性的关键因素。HVLP线性高分子长达1~4μm,且与颗粒尺寸(1~10μm)在同一量级,这是HVLP MRF具备高沉降稳定性的客观条件。其机理可进一步揭示为:微观上,HVLP高分子与颗粒所构成的空间网络结构提供了高沉降稳定性;宏观上,高沉降稳定性归功于HVLP的高零剪切黏度、或HVLP MRF的零场屈服应力。HVLP MRF的长期高沉降稳定性由VAIMS监测实验获得验证,并总结了其受HVLP黏度、颗粒浓度等因素的影响规律。结果表明:当HVLP黏度大于140 Pa·s,颗粒浓度大于32 vol%,或当HVLP黏度大于440 Pa·s,颗粒浓度大于20 vol%时,不需借助任何添加剂,HVLP MRF在365 d内几乎不发生沉降。
蒙延佩[5]2007年在《磁流变液流变学特性检测仪器研究》文中认为磁流变液的流变学特性测试为高性能磁流变液的研究和开发提供评价手段,而且能为磁流变液器件及装置提供重要技术参数。近年来,磁流变液的流变学特性测试方法成为磁流变学术领域研究的热点之一,并且引起国内外专家学者的广泛关注,不少专家学者提出了很多种测试方法,也设计出很多种测试装置,但目前对磁流变液的许多测量工作仍采用改装的普通粘度计进行,存在着很多不足,特别是不能完成高磁场和高剪切率下的测量,国外现有商品化的测试装置价格昂贵,阻碍了磁流变液性能评价工作的进一步开展。本文以新型磁流变液流变学特性检测仪器为目标,提出了基于同心圆筒双边剪切模式的流变学特性检测方法,研究了磁流变检测装置磁路和结构设计过程中的相关技术问题,完成了磁流变液流变学特性检测装置研制,并利用所设计的仪器对某型号的磁流变液进行了测试。具体研究内容如下:按照磁流变液检测仪器工作模式,从剪切模式、流动模式两个方面综述了磁流变液流变学性能测试技术的现状和发展趋势,分析了磁流变液检测技术领域存在的主要问题和开展磁流变液流变特性测试方法研究的学术价值,针对高剪切应变率和高饱和磁化强度,提出了一种新型磁流变液流变特性检测方法及本文将要开展的研究工作。根据磁流变液装置设计和材料性能评价的需要,分析了磁流变液的流变学特性,总结出Bingham模型、Bingham双塑性模型、Herschel-Bulkley模型和Eyring本构模型来描述其流变学特性,并由此得出磁流变液流变学特性就是:在不同温度和磁场下磁流变液的剪切应力与剪切应变率之间的关系。从磁流变液检测装置的工作模式出发,分析了内外剪切通道中微单元的受力状态,建立了平衡微分方程和边界条件,利用牛顿本构模型和宾汉本构模型,分别研究了未加磁场和磁场作用条件下磁流变液在剪切通道中的流动特性,以及剪切应力分布和剪切应变率分布。在此基础上,研究了通道中磁流变液标称剪切应力与传递力矩之间的理论关系,标称剪切应变率与装置角速度之间的理论关系,并给出相应的近似算法,由此提出了同心圆筒双边剪切模式的磁流变液流变学特性检测方法。根据检测仪器磁路结构和剪切通道中磁感应强度分布的要求,确定了基于双边剪切磁流变液流变学特性检测仪器的磁路结构。基于仪器磁路设计准则,选择合适的磁芯材料,建立直流串联磁路分析方程,分别计算了磁路各部分的磁阻及磁路所需要的磁势,并进行磁饱和分析,在此基础上对磁路结构尺寸进行优化设计,分析得到剪切通道中磁感应强度与励磁电流的关系,利用数字特斯拉计对剪切通道中的磁感应强度进行多次测试,测试结果与理论计算对比说明本磁路设计方法合理。根据磁流变液剪切机构的力矩传递特性,结合磁流变液流变学特性检测仪器的系统要求,合理选择了用于测量输出力矩的扭矩传感器以及扭矩测量仪、动力提供设备、转速控制设备、转速测量仪、温度测试仪等,组装并成功调试该仪器,证明对于本文提出的双边剪切磁流变液流变学特性检测仪器的实现方法合理;利用该仪器,对某种牌号的磁流变液进行多次测试,测试结果表明:磁流变液的粘度随着磁场的增大而增大;剪切应力随着剪切速率的增加而增加;在磁场较大时,剪切应力随着磁场的增加变化较小,表明趋于磁饱和状态;磁流变液的粘度随着温度的升高而有所下降。这些结果对高性能磁流变液的研究和开发以及磁流变器件的工程应用都具有一定的指导作用。
黄鹏[6]2014年在《非均匀磁场下磁流变液流变特性研究》文中认为磁流变液主要由铁磁性颗粒、基液、添加剂组成。将磁流变液置于外界磁场时，磁流变液会瞬间从牛顿液体转换为具有高粘度的粘稠型类固体，此时磁流变液抗剪切能力迅速增强，并可随外界磁场的变化而实时可调；当外界磁场去除时，磁流变液将瞬间表现出牛顿流体性质。这种变化快速而且可逆。目前，对磁流变液开展的大部分研究主要集中在均匀磁场下，非均匀磁场对磁流变液特性影响的研究较少。实际运用中，磁场的均匀性往往难以得到保证，磁场变化将影响磁流变液元器件正常工作，严重时将导致元器件失效。因此，本文对非均匀磁场下磁流变液特性进行了研究。磁流变液的流变特性主要指磁流变液受磁场作用下抵抗变形的能力，主要表现为剪切特性。本文在均匀磁场磁流变液剪切特性研究的理论基础上，开展非均匀磁场下磁流变液剪切特性研究，主要进行的工作如下：（1）根据磁流变现象的基本原理，运用磁偶极子理论对磁流变液粒子微观受力进行分析。建立了均匀磁场下磁流变液粒子受力的离子极化模型；完成了磁流变液剪切应力的理论模型的推导；分析了引起磁场分布不均匀的原因并提出了相应的剪切应力模型。（2）搭建了非均匀磁场下的磁流变液剪切特性检测装置。该装置主要由非均匀磁场发生装置、剪切装置以及数据测量采集部分叁部分组成。本文采用磁场耦合的方法完成了非均匀磁场的构建，并进行了电磁铁相关参数的分析计算；根据磁场仿真对剪切装置的剪切方向进行了设定；通过合理的分析完成了测量方式的选择。（3）运用磁场迭加原理对磁场发生装置磁场的空间分布进行了分析，建立了剪切区域磁场大小的分布模型。通过对单电磁铁单独作用下空间磁场的分布，以及双电磁铁磁场耦合作用的实验测量与分析，对空间分布模型进行了验证。（4）通过本文构建的检测装置对剪切应力进行了测量。将剪切应力实测曲线与理论模型曲线对比可以发现其总体趋势保持一致，但存在一定差异性。针对差异性可能产生的原因进行了分析，并设置实验验证了测量装置设置及测量结果的准确性。本文研究的主要内容对实际工程应用中磁流变元器件的开发、磁流变元器件失效分析具有一定的指导意义。
王道明[7]2014年在《大功率磁流变传动技术及温度效应研究》文中研究表明磁流变传动以磁流变液为工作介质，依靠传动界面间磁流变液的剪切应力来传递动力，通过控制外加磁场强度实现传递扭矩的无级调定。作为一种新型动力传递形式，它具有反应迅速可逆、控制简单且能耗低、抗外界干扰能力强等特点，在机电设备软启动、软制动、无级调速和过载保护等方面具有广泛的应用前景。针对当前磁流变传动技术研究中存在的问题，本文将就以下几个方面开展深入研究。分别从宏观和微观两方面阐述了磁流变效应的形成机理和磁流变液的本构模型，详细介绍了磁流变液的基本组成和主要性能指标；结合理论分析和实验测试研究了磁流变液各组分材料性能的温度特性，包括软磁性颗粒的磁化性能、基载液的动力粘度和热膨胀特性；采用基液置换法制备出多种磁流变液样品，并分别测试了磁流变液样品的磁温特性、剪切应力—温度特性以及温度稳定性，得到了温度对磁流变液材料性能的影响机理和影响规律。介绍了磁流变调速控制系统的基本组成及控制原理和特点，建立系统输出转速控制数学模型，并对调速起动的时间响应进行数值计算，分析了励磁电流、输入转速和负载扭矩对响应时间的影响；计算了调速过程中磁流变液的温度变化以及由此引发的传递扭矩下降值，并建立考虑温度效应的速度控制模型以分析温度变化对磁流变调速控制的影响，进而提出一种微调电流补偿方式来弥补温升引起的扭矩下降，并对采用温度补偿前后的调速控制性能进行对比研究。针对大功率动力传递应用场合的要求，设计了一种新型大功率磁流变传动装置；利用ANSYS软件对所设计磁路进行有限元仿真，得到了磁场总体分布规律以及工作间隙中磁感应强度的分布特点和影响因素，并通过电磁场实验予以验证；从理论研究方面分析了工作磁感应强度和主、从动盘角速度差等因素对所设计的磁流变传动装置动力传递和调速控制性能的影响规律。基于流体计算控制方程和温度场计算方程，建立磁流变传动装置热流耦合数学模型，并利用计算流体动力学软件CFX进行数值模拟，得到了不同工况下传动装置内部冷却液的速度场、压力场以及传动装置的稳态和瞬态温度场，并分析滑差功率、旋转速度、进水速度和温度以及冷却液特性等因素对磁流变传动装置热流耦合场的影响。设计并研制了大功率磁流变传动实验系统，对大滑差功率下磁流变传动装置的动力传递和响应性能以及磁流变液的温升特性开展大量实验研究，并分别测试了该传动装置的最大许用稳态和瞬态滑差功率，结果验证了所设计的大功率磁流变传动装置的可靠性和水冷散热方式的有效性。本文所取得的研究成果对于磁流变传动技术的深入研究具有重要的指导意义，能够为大功率磁流变传动装置的设计和磁流变传动技术的推广应用提供技术支持。
邢满禧[8]2008年在《液体磁性磨具加工表面速度与应力场分析研究》文中研究说明液体磁性磨具是应用磁致相变原理研制的一种新型精密光整加工用磨具,在无外加磁场时,该磨具呈标准的牛顿流体,可以和工件充分接触。而在施加磁场之后,该磨具的表观粘度和剪切屈服应力增加几个数量级以上,由牛顿流体迅速相变为类固体,而且这种变化是连续的、可逆的,一旦去掉外部磁场,又恢复为牛顿流体。液体磁性磨具的这种独特的流变特性,使液体磁性磨具类似于一个“柔性”砂轮,能够与各种型面的零件很好地贴合在一起,当磨具和工件有相对运动时就可以实现对工件的光整加工。本文在目前液体磁性磨具已有研究的基础上,采用理论分析、数值模拟相结合的方法对液体磁性磨具及其光整加工进行了系统的研究:首先简要的介绍了液体磁性磨具的概念、组成、物理性质、微观流变机理,以及液体磁性磨具光整加工的机理、材料去除模型、实验装置、工艺参数等相关基本理论,然后归纳总结了现有液体磁性磨具的微观和宏观剪切应力模型;利用临界雷诺数法确定了光整加工中液体磁性磨具的流动状态,在流动状态确定的基础上,利用非牛顿流体力学和张量分析的理论并结合双粘度模型,建立了液体磁性磨具光整加工的流体动力学模型,明确了光整加工中液体磁性磨具运动学和动力学特性,得到了液体磁性磨具的剪切应力和速度场分布;接着讨论确定了液体磁性磨具的分析区域,并借助有限元分析软件-ANSYS,分析和比较了施加磁场前后的液体磁性磨具的剪切应力和速度场;最后对全文进行了总结,并提出了分析中出现的问题和不足,同时展望了下一步的研究工作。
公绪波[9]2017年在《磁流变传动装置性能研究》文中提出磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)是一种由微米级铁磁性颗粒、载液和微量添加剂组成的新型智能材料。在外加磁场的作用下,MRF的流变特性可以发生快速、连续、可逆的变化。磁流变传动装置(Magnetorheological Transmission Device, MRTD)是以MRF作为传动媒介的新型动力传递装置,该装置响应迅速、输出特性连续可调,具有较为广阔的工程应用前景。本文针对目前MRF及其传动装置研究中存在的问题,对以下几个方面进行了研究。对MRF的性能进行了实验和分析。为深入理解MRF的可控流变机理,搭建了显微观测平台,观察了 MRF在磁场作用下的成链过程及颗粒链结构。利用MCR301流变仪,开展了 MRF剪切性能实验。分析了颗粒体积比、剪切速率、磁场强度等作用因素对MRF剪切应力的影响。结果表明MRF的剪切应力随体积比的增大而增加;剪切速率对MRF剪切应力影响较小;在MRF未达到磁化饱和时,MRF剪切应力与磁场强度基本为线性关系。基于MRF的特性研制了新型MRTD。该装置基于MRF剪切和挤压混合工作模式,能够有效提高MRF的工作性能并降低离心力的不利作用。采用圆筒剪切式总体结构,利用可以自转的导磁圆柱体对磁场和流场进行干扰,可实现较大扭矩的稳定传递。建立圆柱式MRTD的传动数学模型,完成结构和磁路磁场设计,总结出一种完整的MRTD设计方法。搭建了实验台并进行了 MRTD的传动特性测试。测试的内容包括空载特性、静载特性、动态响应特性、调速特性、恒转矩特性测试等。测试结果表明,在0-2A的励磁电流下,MRTD传动转矩与励磁电流呈线性关系。MRTD响应迅速,加载响应时间大于卸载响应时间,且磁场强度越大,响应时间越长。励磁电流不变,滑差转速对MRTD响应时间影响很小。通过调节励磁电流,可实现MRTD在恒转矩条件下的无极调速。磁场强度不变,MRTD传递转矩随滑差转速的增大稍微增加。研究所取得的成果对磁流变传动技术及器件的工程推广具有一定的参考意义。
王晓琴[10]2007年在《磁流变阻尼器对斜拉索振动控制的理论与试验研究》文中进行了进一步梳理斜拉索是斜拉桥的关键部位和主要承载部件。索的大柔度、小质量和小阻尼等特点，极易在风、风雨、地震及交通等荷载作用下发生振动。拉索长时间的大幅振动对结构耐久性的影响已成为斜拉桥发展和运营中的严峻课题。具有良好的智能特性的磁流变阻尼器为拉索减振提供了条件，开辟了新的拉索减振技术研究领域。本文将采用MR阻尼器对斜拉索振动控制进行试验和理论研究，系统深入地分析MR阻尼器对拉索的减振效果。本文运用美国TA仪器公司生产的ARES-RFS磁流变液仪测试了由武汉理工大学材料学院提供的磁流变液的剪切应力与外加磁场强度的关系；分析其磁流变液的组成，磁流变效应的机理、本构关系。为设计阻尼器做好了充分的材料准备。同时根据磁流变阻尼器的力学模型和工作模式，以及阻尼通道、材料的选用、励磁线圈的缠绕方式等结构设计原则，设计出简易的磁流变阻尼器供本文试验运用，并简化其模型计算出阻尼器的磁通量的大小。MR阻尼器的参数可随施加不同的电压来改变，具有出力大、响应快、能耗低、工作稳定性强等优良特性。本文采用MR阻尼器作为被动控制器件，以室内6.05m长的拉索为试验对象，通过人工激振方法获得斜拉索在MR阻尼器施加不同电流情况下的自由衰减信号，通过采集到的信号计算得出拉索的模态阻尼比；同时通过涡流激振器激振得到不同索力下的前两阶频率。为了比较磁流变阻尼器与其他阻尼的抑振效果，在安装磁流变阻尼器的相同的位置分别安装油阻尼器和弹簧。通过对不同的阻尼装置的对比分析，探讨了不同阻尼器的减振效果；并分析磁流变阻尼器在提供不同的电流情况下的模态阻尼比和基频与电流的关系，得出自己的结论，为MR阻尼器广泛应用于实际斜拉桥的减振提供一个有意义的试验和理论依据。
参考文献：
[1]. 磁流变液剪切应力的理论研究[D]. 祝长春. 武汉理工大学. 2004
[2]. 电流变液的力学性能研究及其微观结构研究[D]. 王志远. 中国科学技术大学. 2017
[3]. 热效应下磁流变液与形状记忆合金复合传动理论分析及应用[D]. 陈松. 重庆大学. 2014
[4]. 基于高黏度线性聚硅氧烷的磁流变液流变特性及沉降机理研究[D]. 谢磊. 重庆大学. 2016
[5]. 磁流变液流变学特性检测仪器研究[D]. 蒙延佩. 重庆大学. 2007
[6]. 非均匀磁场下磁流变液流变特性研究[D]. 黄鹏. 兰州交通大学. 2014
[7]. 大功率磁流变传动技术及温度效应研究[D]. 王道明. 中国矿业大学. 2014
[8]. 液体磁性磨具加工表面速度与应力场分析研究[D]. 邢满禧. 太原理工大学. 2008
[9]. 磁流变传动装置性能研究[D]. 公绪波. 山东科技大学. 2017
[10]. 磁流变阻尼器对斜拉索振动控制的理论与试验研究[D]. 王晓琴. 武汉理工大学. 2007
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