磁流变液特性分析及实验研究

介绍了磁流变液这种智能材料的组成、特性及流变机理,综合分析和比较了磁流变液的几种本构模型.通过实验,对磁流变液的粘度特性和在磁场作用下的屈服应力进行了深入的研究.作为基础性研究,这些方面对磁流变液的工程应用有实际的参考价值.     

剪切模式下磁流变液层间传力理论模型建立及误差分析

为了建立更加准确的磁流变液颗粒间作用力的理论计算模型,分别运用经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型计算了铁磁性颗粒的磁偶极矩,并根据结果分析了两种理论模型的局限性。分别对弱磁场和强磁场环境下颗粒间作用力进行分析,建立偶极子边界理论计算模型,并且研制了剪切模式下磁流变液层间传力特性实验装置,通过实验验证偶极子边界理论模型的准确性。结果表明,偶极子边界理论模型计算结果更加接近实验值。     

磁流变液离合器离心力特性研究

以圆盘式磁流变液离合器为例,介绍了磁流变液离合器的工作原理,用Bingham模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变特性;对离心力进行模型描述,由于离心力的作用引入无量纲的特性参数,分析了特性参数与其它变量间的关系,在此基础上分析了不同变量参数对磁流变液稳定性的影响;建立了磁流变液离合器转矩与体积分数分布曲线斜率关系的数学模型,指出提高输出转矩的方法,为磁流变液离合器的设计提供理论参考.     

磁场作用下磁流变液的流变行为

制备了羰基铁粉为磁性颗粒的水基磁流变液。分别测定了该磁流变液磁场作用下的流变行为及零场流变行为,并采用Bingham模型和Casson模型及剪切稀化关系对获得的流变行为进行了拟合计算,探讨了磁流变液的剪切屈服强度和磁场强度之间的响应关系。研究表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为;磁场作用下,磁流变液的剪切应力和表观粘度显著增高,剪切屈服强度从约2Pa增大到约80kPa;剪切率为50s-1时的表观粘度从约64mPa.s增加到约1600Pa.s;该磁流变液的剪切屈服强度与磁场强度之间存在指数关系,其值约为1.7~1.8。     

非均匀磁场下磁流变液剪切屈服应力的温度特性

利用自行研制的非均匀复合场(温度、磁场)下磁流变液剪切屈服应力实验装置,测试、研究了非均匀磁场、不同剪切速率下磁流变液剪切屈服应力的温度特性。结果表明,磁流变液在17~150℃温度范围内粘度温度性能稳定,剪切屈服应力-温度特性曲线在17℃和150℃时发生突变:在低于17℃时剪切屈服应力随着温度的上升而下降,17~150℃温度范围内剪切屈服应力近似不变,温度超过150℃时,磁流变液的剪切屈服应力随温度的升高而下降。     

具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器传动性能研究

针对传统的圆筒式磁流变液传动装置存在轴向长度过长且传递转矩较小的问题，提出一种具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器。运用有限元法对装置进行磁场仿真，在相同输入电流下，分析不同截面下不同间隙厚度的磁场分布，得出磁流变液的剪切屈服应力。根据传动装置的结构特点和Bingham模型理论，基于计算流体动力学对楔形间隙内流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行分析，得到传递转矩随结构和转速的变化。研究结果表明，磁流变液间隙差越大，该楔形间隙提供的转矩越大；同时，磁流变液在挤压强化后，剪切屈服应力显著增加；在磁感应强度为0.55 T，初始屈服应力为30 kPa的条件下，同转速60 rad/s下相较于传统圆筒式磁流变液离合器，传递转矩提升了约1.12倍。     

复合场下磁流变液层间剪切屈服特性研究

为了研究磁流变液在磁场、温度场共同作用下层间剪切屈服特性,考虑磁化饱和程度以及局部磁场聚集效应的影响,结合经典偶极子和局部场偶极子理论模型,建立了新型颗粒间作用力计算模型—偶极子边界理论模型,理论分析了偶极子边界中颗粒链之间的相互作用力以及同一链中两相邻颗粒间作用力,并给出作用力的数学表达式,搭建了基于线圈外置的圆盘式传动结构的测量装置,通过实验研究验证理论的正确性。结果表明偶极子边界模型计算误差比经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型小,弱磁场作用下,偶极子边界理论模型计算所得剪切屈服应力结果与实验值的偏差最小,在-1.5%~1%之间;在强磁场作用下,由偶极子边界理论模型计算所得结果与实验值的偏差最小,在-0.4%~0.2%之间。     

基于多目标遗传算法的支承磁轴承的磁流变液阻尼器优化设计

将磁轴承支承在磁流变液阻尼器上,可通过控制磁流变液流变来改善磁轴承系统对振动的抑制。为了得到更好的减振效果,提升磁流变液阻尼器的性能,有必要对磁流变液阻尼器的结构参数进行优化设计。在磁场有限元分析的基础上,以径向垂直通过磁流变液的最大磁通密度为优化目标,利用多目标遗传算法,对磁流变液阻尼器结构参数进行了优化设计并解决了磁流变液阻尼器和磁悬浮轴承磁场的耦合问题。优化后阻尼器两端磁流变液上的磁通密度得到了较大提高,阻尼力获得了更大的可调范围,这为磁流变液阻尼器设计提供了参考依据。     

磁流变抛光与磁流变液:原理与研究现状

磁流变抛光液是磁流变抛光的"刀具",是磁流变抛光技术的核心之一。简要介绍了磁流变抛光技术的原理与特点,重点对磁流变抛光液的本征研究工作进行梳理和总结。分别对磁流变抛光液中双相颗粒的分散及表征,零磁场及磁场作用下流变行为与模型,颗粒受力以及磁流变抛光液与工件表面的作用机理等方面进行了分析和总结;重点分析了磁流变抛光液在磁场作用下颗粒的受力情况以及与工件表面物理作用和化学作用的耦合机制。提出了研究磁流变抛光液的三个基础性问题,展望了磁流变抛光液的研究趋势并在此基础上提出了研究路线图,为磁流变抛光液的进一步设计、制备及应用提供参考。     

磁流变液的可控电气特性研究

为了研究磁流变液的可控电气特性,以微米级羰基铁粉为分散相、油酸为表面活性剂制备了一种磁流变液。将自制磁流变液电阻器置于可控磁场中,研究了磁流变液电阻随磁场及时间的变化。结果表明,当没有外加磁场时,电阻器电阻大于500M?,表现为绝缘体的特性。随外加磁场逐渐变大,电阻值开始迅速减小至200?以下后趋于稳定。随着外磁场的变化,电阻值可实现可控调节。磁流变液的这种高阻态到低阻态的转变类似电路开关的开启与断开状态,为研究磁流变液的可控电气特性提供了依据。     

圆筒剪切模型中磁流变液的流变特性研究

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。     

非均匀磁场中磁流变液剪切应力实验与分析

为探究磁流变器件失效机理,用两块C型电磁铁耦合建立非均匀磁场。基于提拉法原理设计磁流变液剪切应力测量装置,得到非均匀磁场中剪切应力曲线。对比基于静态匀强磁场的圆筒剪切模型剪切应力理论曲线,发现虽然两者整体趋势一致,但同等磁场强度下两者剪切应力值存在不同程度差异,同时发现电磁铁气隙磁场也存在非均匀性。上述结论说明静态匀强磁场磁流变液剪切特性理论并不能直接应用到非均匀磁场剪切应力计算中,可能的原因包括铁磁颗粒体积分数的分布不均等,需要后续探索。     

磁流变弹性体的制备与应用研究进展

磁流变弹性体是一种新型智能材料,力学性能等随外加磁场可控.磁流变弹性体兼有磁流变材料和弹性体的优点,如响应快、可逆性好、可控能力强等,又克服了磁流变液沉降、稳定性差、需要密封装置等缺点,在减振降噪、智能感应等领域具有广阔的应用前景,因而近年来成为磁流变材料研究的一个热点、磁流变弹性体根据基体与磁性颗粒的不同,可以分为很...     

无磁场下磁流变液的温度特性及其幂律模型参数识别

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。     

低噪声屏蔽电机定子屏蔽套激振力和受迫振动分析

三相屏蔽电机是屏蔽电泵专属特种电机,该电机的性能优劣对系统振动噪声有很大影响。屏蔽电机气隙内的旋转磁场在定子屏蔽套中感应出涡流,除产生屏蔽套涡流损耗外,该涡流还将与气隙合成磁场相互作用形成径向和切向高频电磁激振力。考虑到定子屏蔽套是薄壁件,与定子齿冠间存在一定的安装间隙,所以在电磁激振力下定子屏蔽套将产生电磁振动和噪声。首先从解析的角度推导得到了径向和切向电磁激振力的数学表达式,进而采用有限元法计算定子屏蔽套典型位置点磁通密度时间谐波和圆周方向上磁通密度空间谐波分布规律及谐波含量,得到了不同屏蔽套材质时的涡流电流密度分布。计算了定子屏蔽套采用哈氏合金时的电磁激振力变化曲线,并与解析计算结果进行了横向对比,验证了解析计算的正确性。最后,计算分析定子屏蔽套的工作模态和在电磁激振力作用下的机械形变,为后续屏蔽电机的减振降噪提供理论依据。     

磁流变液壁面滑移现象及机理研究进展

磁流变液的流变性能测试和工程应用中存在的壁面滑移现象近年来引起了国内外学者的热切关注。对磁流变液壁面滑移现象的产生原因及影响进行了探讨,回顾了磁流变液壁面滑移现象及机理的研究现状,并指出仍存在壁面滑移现象发生机理尚不明晰、影响因素及内在规律尚不明确、铁磁颗粒的动力学模拟未考虑与磁场的耦合作用、力学模型未考虑壁面滑移的影响等不足,并针对这些不足提出了进一步研究的展望。     

表贴式调速永磁同步电动机径向磁拉力分析

分析了永磁同步电动机中负载磁场的主要谐波分量,对面贴式永磁同步电动机空载及负载磁场进行径向力波分析,该方法可以有效分析永磁同步电动机的径向磁拉力,并为采取对应措施消除由其引起的永磁同步电动机振动与噪声提出了理论依据.